Материал: Криволинейные и поверхностные интегралы. методические указания для организации самостоятельной работы по курсу «Высшая математика». Пантелеев И.Н

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2) ПИ 1р

2.1. Определение ПИ 1р

f (x, y, z) непрерывна в

n

 

 

W, G Ì W, Gi ÇG j = Æ, G = UDGi , Dsi

– площадь DGi ,

i=1

 

 

 

 

n

Mi (xi ,hi ,zi ) ÎDGi Þ òò f (x, y, z)ds = liml®0

å( f (xi ,hi ,zi )Dsi )

G

 

i=1

l = max diamDGi , m(M ) - поверхностная плотность G Þ

Þ m = òòm(x, y, z)ds – масса G .

G

2.2. Вычисление ПИ 1р

G : z = z(x, y))x, y) Î D - гладкая поверхность Þ

 

¢

2

¢

2

ds .

Þ òò f (x, y, z)ds = òò f (x, y, z( x, y)) 1+ (zx )

 

+ (z y )

 

G

D

 

 

 

 

3) ПИ 2р

3.1. Определение ПИ 2р

P(x, y, z), Q(x, y, z), R(x, y, z) непрерывны в W Ì R3 ,G Ì W

двусторонняя ориентированная поверхность,

11

DDix y = прX OY DGi ,

DDix z = прX O Z DGi , DDiy z = прY O Z DGi , i =1, n; DS ix y , DS iy z , DS (±) площади (±)DDix y , DDiy z , DDix z , Mi (xi ,hi , z i ) ÎDGi Þ

Þ òò Pdydz + Qdxdz + Rdydx =

x z

i

G

n

=liml®0 åP(Mi )DS iy z + Q(M i )DS

i=1

ix z + R(M i )DS ix y .

Связь ПИ Iр и ПИ IIр:

òò Pdydz + Qdxdz + Rdydx = òò(P cosa + Q cos b + R cos g )ds

G

G

 

r

 

протекающей

n (x, y, z) = {P,Q, R} - скорость жидкости,

через G Þ поток жидкости

 

 

 

r

r

ПG = òòPdydz + Qdxdz + Rdydx = òòn ×nds .

G

G

 

3.2. Вычисление ПИ 2р

 

 

Dx y = прX OY G, Dx z = прX O Z G, Dy z = прY O Z G ,

 

G : z = z(x, y) Ú y = y(x, z) Ú x = x( y, z) Þ

 

òòPdydz + Qdxdz + Rdxdy = ±òò P(x(y, z), y, z)dydz ±

G

Dyz

 

±òòQ(x, y(x, z), z)dxdz ± òò R(x, y, z(x, y))dxdy ,

Dxz

Dxy

r r

 

r r r r

где (+) – для острых

¶ ¶ ¶

углов(n, i), (n, j), (n, k), (-) - для

тупых.

12

4) Формула Остроградского-Гаусса

 

 

 

 

 

P(M ), Q(M ), R(M ) - непрерывны

вместе

с частными

производными

в W, ¶W = G - ориентированная

поверхность

Þ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

P

 

 

Q

 

R

ö

Òòò Pdydz + Qdxdz + Rdxdy = òòòç

+

 

+

÷dxdydz .

 

 

 

G

W è

x

 

y z

ø

5) Формула Стокса

P(M ), Q(M ), R(M ) - непрерывные вместе с частными производными на ориентированной поверхности G, L = ¶G - гладкая Þ

 

 

 

 

 

 

 

æ ¶Q

 

 

P ö

Ñò Pdx + Qdy + Rdz = òòç

 

 

-

 

 

÷dxdy +

x

 

L

 

 

 

 

 

 

G è

 

 

y ø

 

æ

R

 

Q ö

æ ¶P

 

R

ö

 

+

ç

 

-

 

÷ dydz + ç

 

 

-

 

 

÷ dxdz.

z

 

z

x

 

è

 

z ø

è

 

ø

 

13

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ТИПОВОГО РАСЧЕТА Вариант 1

1. Вычислить криволинейный интеграл первого рода ò x d l ,

L y

если L – дуга окружности x = 2sin t, y = 2 cos t, p £ t £ p .

 

6

3

2. Найти центр тяжести одной арки циклоиды

 

x = 2(t - sin t), y = 2(1 - cos t),

0 £ t £ 2p , считая плотность

равной единице.

 

 

3. Вычислить криволинейный интеграл второго рода

 

ò(6 - y)dx + xdy , где L – арка циклоиды

 

L

 

 

x = 3(t - sin t), y = 3(1 - cos t),

0 £ t £ 2p .

 

4. Вычислить с помощью формулы Грина криволинейный интеграл ò x 2 y dx - xy 2 dy по окружности L с центром в

L

начале координат радиуса R, при положительном направлении обхода.

5. Вычислить поверхностный интеграл первого рода òò x y z ds

S

по пространственной области S = {(x, y, z)}, определяемой

условиями ìíx + y + z = 1, üý.

îx ³ 0, y ³ 0, z ³ 0þ

6. Вычислить по формуле Стокса криволинейный интеграл

ò y dx + z 2dy + x2dz , где L – окружность, по которой плоскость

L

z = 3 пересекает сферу, заданную уравнением x2 + y2 + z2 = 4 .

14

Вариант 2

1. Вычислить криволинейный интеграл первого рода ò y dl

L x

по кривой L y = x 2 , 1 £ x £ 2 .

2. Определить центр тяжести дуги астроиды

x = 2 cos3 t, y = 2 sin 3 t , лежащей в первой четверти 0 £ t £ p . 2

Плотность считать равной единице.

3. Вычислить криволинейный интеграл второго рода

 

 

 

 

 

x

2

2

 

òx2dx + y2dy , если L – контур эллипса

 

+

y

=1 , взятый при

a

2

2

 

L

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

положительном направлении обхода.

 

 

 

 

4. Вычислить с помощью формулы Грина криволинейный

интеграл ò(2xy - y) dx + x 2 dy по замкнутой кривой L

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

x 2

y 2

 

 

 

 

 

 

+

 

= 1, пробегаемой так, что внутренность ограниченной

9

4

 

 

 

 

 

 

 

эллипсом области остается слева.

 

 

 

 

5. Вычислить поверхностный интеграл первого рода

òò( y + z)ds по пространственной области S = {(x, y, z)},

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ìx + y + z = 1,

 

ü

определяемой условиями í

 

ý.

 

 

 

 

îx ³ 0, y ³ 0, z

³ 0þ

6. Вычислить поверхностный интеграл второго рода

òòxdydz + ydzdx + zdxdy , где S - внешняя сторона сферы

S

x2 + y2 + z 2 = a2 .

15

Источник: https://studfile.net/preview/16564562/