积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和性质

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七大积分总结范文

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七大积分总结范文积分是微积分的一个重要概念,它在数学、物理及工程学等领域中具有广泛的应用。

在微积分中,积分被认为是导数的逆运算,可以用来求函数的面积、弧长、体积等。

在数学中,有七大积分,包括定积分、不定积分、曲线积分、曲面积分、重积分、线积分和路径积分。

下面将对这七大积分进行详细总结。

定积分是微积分中最基本的积分形式,它可以用于计算曲线下面积。

定积分被表示为∫f(x)dx,在区间 [a,b] 上计算函数 f(x) 的定积分,可以得到曲线 f(x) 和 x 轴之间的面积。

定积分的计算有很多方法,如牛顿-莱布尼茨公式、Riemann 可积性等。

定积分广泛应用于计算几何、物理学、经济学等领域。

不定积分是定积分的逆运算,表示为∫f(x)dx = F(x) + C,其中F(x) 是函数 f(x) 的原函数,C 是常数。

不定积分求解的过程中,要确定函数 f(x) 的原函数 F(x),然后加上一个常数 C。

不定积分在微积分中有着广泛应用,如求函数的原函数、求定积分中的不定系数等。

曲线积分是一种沿曲线或曲线段对给定函数进行积分的方法。

它可以用来计算沿曲线运动的物体的工作量、流量、质心等。

曲线积分有两种形式:第一类曲线积分和第二类曲线积分。

第一类曲线积分表示为∫Cf(x,y) ds,第二类曲线积分表示为∫C Pdx + Qdy。

曲线积分的计算可以通过参数方程、向量法、Green 公式等方法进行。

曲面积分是对给定曲面上的函数进行积分的方法。

它可以用来计算质量、重心、通量等。

曲面积分有两种形式:第一类曲面积分和第二类曲面积分。

第一类曲面积分表示为∫∫S f(x,y,z) dS,第二类曲面积分表示为∫∫S Pdydz + Qdzdx + Rdxdy。

曲面积分的计算可以通过参数方程、向量法、高斯公式等方法进行。

重积分是对多元函数在给定区域上进行积分的方法。

它可以用来计算体积、质量、质心、惯性矩等。

重积分可以分为二重积分和三重积分。

高等数学中的三重积分与曲面积分

高等数学中的三重积分与曲面积分

高等数学中的三重积分与曲面积分在高等数学中,三重积分和曲面积分是两个重要的概念和计算方法。

它们在物理学、工程学和计算机图形学等领域中有着广泛的应用。

本文将介绍三重积分和曲面积分的基本概念、计算方法以及它们的应用。

一、三重积分三重积分是对三维空间中某一区域内的函数进行求和的方法。

它可以看作是二重积分的推广。

三重积分的计算需要确定积分区域的边界和积分函数的形式。

一般来说,三重积分可以分为直角坐标系下的三重积分和柱坐标系下的三重积分。

在直角坐标系下,三重积分的计算可以通过分割积分区域为小立方体,并对每个小立方体进行求和来实现。

具体地,我们可以将积分区域分割成若干个小立方体,每个小立方体的体积为ΔV,然后对每个小立方体内的函数值进行求和,并在极限情况下求得积分的值。

这种方法称为立体分割法。

在柱坐标系下,三重积分的计算可以通过极坐标变换来实现。

具体地,我们可以将积分区域由直角坐标系转化为柱坐标系,然后对柱坐标系下的函数进行积分。

柱坐标系下的三重积分的计算方法相对简单,适用于具有旋转对称性的问题。

二、曲面积分曲面积分是对曲面上的函数进行求和的方法。

它可以看作是线积分的推广。

曲面积分的计算需要确定曲面的参数方程和积分函数的形式。

一般来说,曲面积分可以分为第一类曲面积分和第二类曲面积分。

第一类曲面积分是对曲面上的标量函数进行求和的方法。

具体地,我们可以将曲面分割为若干个小面元,每个小面元的面积为ΔS,然后对每个小面元上的函数值进行求和,并在极限情况下求得积分的值。

第一类曲面积分的计算方法相对简单,适用于曲面上的标量场问题。

第二类曲面积分是对曲面上的向量函数进行求和的方法。

具体地,我们可以将曲面分割为若干个小面元,每个小面元的面积为ΔS,然后对每个小面元上的向量函数进行求和,并在极限情况下求得积分的值。

第二类曲面积分的计算方法相对复杂,适用于曲面上的向量场问题。

三、应用三重积分和曲面积分在物理学、工程学和计算机图形学等领域中有着广泛的应用。

§1 二、三重积分,第一类曲线、曲面积分的概念概要

§1 二、三重积分,第一类曲线、曲面积分的概念概要
f ( M i )i I
i 1 n
则称 I 为 f ( M )在 上的黎曼积分,记为
I f ( M )d,
这时,我们也称 f ( M ) 在 上可积
1、如果几何形体 是一块可求面积的平面图 形 ,那么 上的积分就称为二重积分,在直 f ( x, y)dxdy 角坐标系下记为 2、如果几何形体 是一块可求体积的空间几何 体 V ,那么 V上的积分就称为三重积分,在直角 坐标系下记为 f ( x, y, z )dxdydz
1 2 n i
ห้องสมุดไป่ตู้
d max { i 的最大直径 }
1 i n
在每一块 中任意取一点 M ,作下列和式 (称为黎曼和数,或者积分和数)
i i
f ( M i )i
i 1
n
如果这个和式不论对于 怎样划分以及 M i 在 上 如何选取,只要当 d 0 时恒有同一极限 I ,称此 极限为 f ( M ) 在几何形体 上的黎曼积分,记为 I f ( M )d,
§1 二、三重积分,第一类曲线、 曲面积分的概念
几何体上的黎曼积分的定义 设 为一几何形 体(它或者是直线段,或者是曲线段,或者是一 块平面图形,一块曲面,一块空间区域等),这 个几何形体是可以度量的,在这个几何形体上定 义一个函数 f ( M ), M ,将此几何形体分成若干 个可以度量的小块 , , , ,既然每小块都 可以度量,故它们都有度量大小可言,把它们的 度量大小仍记为 (i 1,2n)。并令
i
f ( M i )i ,这个极限是 f ( M )d lim 也就是 d 0 i 1 与的分法及取法无关的
n
以上定义也可以用说法表达为:

二重积分与三重积分区别

二重积分与三重积分区别

都是递进关系,从一重积分开始,只说几何意义吧。

一重积分(定积分):只有一个自变量y = f(x)当被积函数为1时,就是直线的长度(自由度较大)∫(a→b) dx = L(直线长度)被积函数不为1时,就是图形的面积(规则)∫(a→b) f(x) dx = A(平面面积)另外,定积分也可以求规则的旋转体体积,分别是盘旋法(Disc Method):V = π∫(a→b) f²(x) dx圆壳法(Shell Method):V = 2π∫(a→b) xf(x) dx计算方法有换元积分法,极坐标法等,定积分接触得多,不详说了∫(α→β) (1/2)[A(θ)]² dθ = A(极坐标下的平面面积)二重积分:有两个自变量z = f(x,y)当被积函数为1时,就是面积(自由度较大)∫(a→b) ∫(c→d) dxdy = A(平面面积)当被积函数不为1时,就是图形的体积(规则)、和旋转体体积∫(a→b) ∫(c→d) dxdy = V(旋转体体积)计算方法有直角坐标法、极坐标法、雅可比换元法等极坐标变换:{ x = rcosθ{ y = rsinθ{ α≤θ≤β、最大范围:0 ≤θ≤ 2π∫(α→β) ∫(h→k) f(rcosθ,rsinθ) r drdθ三重积分:有三个自变量u = f(x,y,z)被积函数为1时,就是体积、旋转体体积(自由度最大)∫(a→b) ∫(c→d) ∫(e→f) dxdydz = V(旋转体体积)当被积函数不为1时,就没有几何意义了,有物理意义等计算方法有直角坐标法、柱坐标切片法、柱坐标投影法、球面坐标法、雅可比换元法等极坐标变化(柱坐标):{ x = rcosθ{ y = rsinθ{ z = z{ h ≤ r ≤ k{ α≤θ≤β、最大范围:0 ≤θ≤ 2π∫(α→β) ∫(h→k) ∫(z₁→z₂) f(rcosθ,rsinθ,z) r dzdrdθ极坐标变化(球坐标):{ x = rsinφcosθ{ y = rsinφsinθ{ z = rcosφ{ h ≤ r ≤ k{ a ≤φ≤ b、最大范围:0 ≤φ≤π{ α≤θ≤β、最大范围:0 ≤θ≤ 2π∫(α→β) ∫(a→b) ∫(h→k) f(rsinφcosθ,rsinφsinθ,rcosφ) r²sin²φ drdφdθ所以越上一级,能求得的空间范围也越自由,越广泛,但也越复杂,越棘手,而且限制比上面两个都少,对空间想象力提高了。

曲面积分的定义

曲面积分的定义

曲面积分的定义曲面积分是微积分中的一项重要概念,在数学和物理学中有广泛的应用。

本文将介绍曲面积分的定义及其应用。

首先,我们来了解一下曲面积分的基本概念。

曲面积分是对一个曲面上某个向量场进行积分,用于表示该向量场在曲面上的贡献。

曲面积分可以分为两种类型:第一类曲面积分和第二类曲面积分。

第一类曲面积分是在曲面上的每一个微小面元上计算某个标量函数的积分。

设S是一个光滑曲面,f(x, y, z)是定义在S上的连续函数,则第一类曲面积分的定义如下:∬S f dS = ∫∫S f(x, y, z) dS其中,∬表示曲面积分,S表示曲面,f表示定义在曲面上的函数,dS表示曲面上的面元。

第二类曲面积分是在曲面上的每一个微小面元上计算某个向量场的点积,它表示向量场贯穿曲面的流量。

设F(x, y, z)是一个定义在曲面S上的向量场,则第二类曲面积分的定义如下:∬S F ⋅ dS = ∫∫S F(x, y, z) ⋅ dS其中,F表示定义在曲面上的向量场,⋅表示点积。

曲面积分的计算可以通过参数化方法进行。

将曲面参数化为u和v的函数,即:r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v))。

在这个参数化的曲面上,微小面元dS可以表示为:dS = |r_u × r_v| du dv其中,r_u和r_v分别是r对u和v的偏导数,×表示向量的叉乘。

通过参数化方法,我们可以将曲面积分转化为二重积分。

例如,第一类曲面积分可以表示为:∬S f dS = ∫∫D f(r(u, v))|r_u × r_v| du dv其中,D是曲面在平面上的投影,表示为(u, v)的取值范围。

同样地,第二类曲面积分也可以通过参数化方法进行计算。

例如,第二类曲面积分可以表示为:∬S F ⋅ dS = ∫∫D F(r(u, v)) ⋅ (r_u × r_v) du dv曲面积分在数学和物理学中有广泛的应用。

(完整word版)定积分、曲线积分、重积分、曲面积分的几何意义(2014.1.25)

(完整word版)定积分、曲线积分、重积分、曲面积分的几何意义(2014.1.25)

定积分、曲线积分、重积分、曲面积分的几何意义(2014.1.25)一、定积分x d x f b a ⎰)(1、物理意义:变速直线运动的路程⎰21)(t t dt t v (或变力沿直线做功⎰ba dr r F )() 2、几何意义:求以)(x f 为曲边的曲边梯形的面积当)(x f =1时,x d ba ⎰表示求直线段的长度二、曲线积分第一型曲线积分(对弧长) (,)L f x y ds ⎰(或(,,)Lf x y z ds ⎰) 1、物理意义 :求曲线段的质量(()y x f ,表示线密度)2、几何意义:当()时,1,=y x f ()ds y x f l ,⎰表示求曲线段的长度 第二型曲线积分(对坐标)(,)(,)L P x y dx Q x y dy +⎰(或(,,)(,,)(,,)LP x y z dx Q x y z dy R x y z dz ++⎰) 物理意义:求变力做功 三、重积分二重积分(,)D f x y d σ⎰⎰1、物理意义:求平面薄板的质量(()y x f ,表示面密度)(或加在平面面积上压力(压强可变))2、几何意义:求以()y x f z ,=为曲顶的曲顶柱体的体积当()时,1,=y x f σd y x f D ),(⎰⎰表示求平面区域D 的面积 三重积分(,,)V f x y z dV ⎰⎰⎰1、物理意义:求空间物体的质量(),,(z y x f 表示体密度)2、几何意义:当),,(z y x f =1时,⎰⎰⎰VdV 表示求空间区域V 的体积四、曲面积分第一型曲面积分(对面积)(,,)S f x y z dS ⎰⎰1、物理意义:求曲面块的质量(),,(z y x f 表示面密度)2、几何意义:当),,(z y x f =1时,⎰⎰S dS 表示求曲面快的面积 第二型曲面积分(对坐标)(,,)(,,)(,,)S P x y z dydz Q x y z dzdx R x y z dxdy ++⎰⎰物理意义:求流经曲面流体的流量。

重积分、曲线积分、曲面积分

重积分、曲线积分、曲面积分

重积分、曲线积分、曲面积分一、曲线积分第一型曲线积分(对弧长)定义:设L 为平面上可求长度的曲线段,(,)f x y 为定义在L 上的函数。

对曲线L 作分割T ,它把L 分成n 个可求长度的小曲线段(1,2,,),i L i n = i L 的弧长记为,i s ∆ 分割T的细度为1max ,i i nT s ≤≤=∆ 在i L 上任取一点(,)(1,2,,).i i i n ξη= 若极限1lim(,)niiiT i f s ξη→=∆∑存在,则称此极限值为(,)f x y 在L 上的第一型曲线积分(对弧长的积分),记作(,)Lf x y ds ⎰。

若L 为空间可求长曲线段,(,,)f x y z 为定义在L 上的函数,则可类似定义(,,)f x y z 在空间曲线L 上的第一型曲线积分,并且记为(,,)Lf x y z ds ⎰。

性质: 1. 若(,)(1,2,,)i Lf x y ds i k =⎰存在,(1,2,,)i c i k =为常数,则1(,)ki i Li c f x y ds =∑⎰也存在,且11(,)(,).kki i i i LLi i c f x y ds c f x y ds ===∑∑⎰⎰2. 若曲线段L 由曲线12,,k L L L 首尾相接而成,且(,)(1,2,,)i Lf x y ds i k =⎰都存在,则(,)Lf x y ds ⎰也存在,且1(,)(,).ikLL i f x y ds f x y ds ==∑⎰⎰3. 若(,)Lf x y ds ⎰与(,)Lg x y ds ⎰都存在,且在L 上(,)(,),f x y g x y ≤ 则(,)(,).LL f x y ds g x y ds ≤⎰⎰4. 若(,)Lf x y ds ⎰存在,则|(,)|Lf x y ds ⎰也存在,且|(,)||(,)|LLf x y ds f x y ds ≤⎰⎰。

5. 若(,)Lf x y ds ⎰存在,L 的弧长为s ,则存在常数c ,使得(,)Lf x y ds ⎰=cs 。

二重积分第一类曲面积分第二类曲线

二重积分第一类曲面积分第二类曲线

二重积分第一类曲面积分第二类曲线
二重积分(第一类)和曲面积分(第二类)是数学中的两个重要概念,分别与曲线和曲面上的函数相关。

1. 二重积分(第一类):
二重积分是对平面上的函数进行积分的一种方法。

它用于计算平面区域内函数在该区域上的总体积、质量、重心等物理量。

第一类表示积分变量是平面上的面积元素,通常用两个变量表示。

例如,对于函数f(x, y),在平面区域D 上的二重积分可以表示为∬D f(x, y) dA。

2. 曲面积分(第二类):
曲面积分是对曲面上的函数进行积分的一种方法。

它用于计算曲面上的流量、电荷、质量等物理量。

第二类表示积分变量是曲面上的面积元素,通常用参数方程表示。

例如,对于函数f(x, y, z),在曲面S 上的曲面积分可以表示为∬S f(x, y, z) dS。

3. 第一类曲线积分:
第一类曲线积分是对曲线上的函数进行积分的一种方法。

它用于计算曲线上的长度、质量、功等物理量。

第一类表示积分变量是曲线上的弧长元素,通常用参数方程表示。

例如,对于函数f(x, y, z),在曲线C 上的第一类曲线积分可以表示为∮C f(x, y, z) ds。

总之,二重积分(第一类)和曲面积分(第二类)分别应用于平面和曲面上的函数积分,而第一类曲线积分用于曲线上的函数积分。

它们在数学和物理学等领域具有广泛的应用。

数学分析讲义19章(ppt)

数学分析讲义19章(ppt)

第十九章 积分的定义和性质第一节 二重积分、三重积分、第一类曲线积分、第一类曲面积分的概念回顾: 一元函数的定积分.1()lim ()nbi ai i f x dx f x λζ→==∑∫⋅Δ) (1)其中, 1(,i i i x x ζ−∈, max()i ix λ=Δ.基本思想: 分割, 以不变代变, 作和, 求极限.若极限(1)存在,则称()f x 在[],a b 可积. 若可积, 则必有界. 令[][]11,,sup (),inf()i i i i i i x x x x x x M f x m f x −−∈∈==,且达布上和与达布下和为1ni i S M ==⋅∑i x Δx , 1ni i i S m −==⋅Δ∑.则()f x 在[],a b 可积0lim()0S S λ→−⇔−=. 可积函数类:连续函数, 分段连续函数, 单调有界函数等. 性质:1. .()()b ba a kf x dx k f x dx =∫∫2. []()()()()b b a a ba f x g x dx f x dx g x dx ±=±∫∫∫. 3. ()()bba a f x dx f x dx ≤∫∫.4. ()()()bcba a c f x dx f x dx f x dx =+∫∫∫. (区间可加性) 5. 设. 若ab <()()f x g x ≥, 则()()bba a f x dx g x dx ≥∫∫.6. (第一积分中值定理) 若()f x 在[],a b 连续, 在[可积,()g x ],a b且不变号, 则[]()()()(),,bbaaf xg x dx f g x dx a b ζζ=⋅∃∈∫∫.7. Cauchy-Schwartz 不等式:222()()()()b b b a aa f x g x dx f x dx g x dx ⎡⎤≤⋅⎢⎥⎣⎦∫∫∫.8. 计算(Newton-Leibniz 公式): ()()()()ba bf x dx F x F b F a a==−∫. 9. 应用(第八章)一. 曲顶柱体的体积1lim (,)ni i i d i V f ξη→==∑δ⋅Δ⊂V ⋅Δ (2) 二. 非均匀物体的质量: 给定密度函数,V 有界. 则3(,,),(,,)x y z x y z V ρρ=∈\ . (3) 01lim (,,)ni i i i d i m ρξηζ→==∑三. 非均匀空间曲线的质量: 给定密度函数(,,),(,,)x y z x y z ρρ=∈A , 则分割成: . 令A 12,,,n ΔΔΔA A "A max()i id =ΔA , 则. (4) 01lim (,,)ni i i i d i m ρξηζ→==∑A ⋅Δ四. 空间曲面的质量: 给定密度函数(,,),(,,)x y z x y z S ρρ=∈, 分割: . 令为S 12,,,n S S S ΔΔΔ"i d i S Δ的直径, max i id d =. 则. (5) 01lim (,,)ni i i i d i m ρξηζ→==∑S ⋅Δ抽去几何意义及物理意义:1. 01(,)lim (,)ni i i d i Df x y dxdy f ξησ→==∑∫∫⋅Δ. (二重积分) 2. 01(,,)lim (,,)ni i i i d i Vf x y z dxdydz f V ξηζ→==∑∫∫∫⋅Δ. (三重积分) 3. 01(,,)lim (,,)ni i i i d i f x y z d f ξηζ→==⋅Δ∑∫AA A . (第一类曲线积分) 4. 01(,,)lim (,,)ni i i i d i Sf x y z dS f S ξηζ→==∑∫∫⋅Δ. (第一类曲面积分)上面的四种积分, 为简单起见, 统一记成1()lim ()ni i d i f M d f M Ω→=Ω=⋅∑∫ΔΩ此时, 上式称为()f M 在Ω上的Riemamn 积分, 或称()f M 在上可积. Ω注: 平面有界区域的面积1Ddxdy ⋅∫∫==D=立体V 的体积1V dxdydz ⋅∫∫∫ 空间曲线的弧长 1d ⋅=∫AA A曲面的面积1SdS ⋅∫∫S 统称为的度量. Ω定理19.1. (可积的必要条件) 若()f M 在Ω上可积, 则()f M 在Ω上有界.定理19.2. 若()f M 在上连续, 则Ω()f M 在Ω上可积.第二节 积分的性质定理19.3. 若()f M 在上可积, 为常数, 则Ωk ()k f M ⋅在上也可积, 且Ω()()kf M d k f M d ΩΩΩ=⋅Ω∫∫.定理19.4. 若()f M 和在()g M Ω上可积, 则()()f M g M ±在上也可积, 且Ω(()())()()f M g M d f M d g M d ΩΩΩ±Ω=Ω±∫∫∫Ω2.定理19.5. 若1Ω=ΩΩ∪, 且12,ΩΩ无公共内点, 则12()()()f M d f M d f M d ΩΩΩΩ=Ω+Ω∫∫∫.定理19.6. 若(),()f M g M 在Ω上可积, 且()()f M g M ≤, 则()()f M d g M d ΩΩΩ≤Ω∫∫.定理19.7. 若()f M 在上可积, 则Ω()f M 在Ω上亦可积, 且()()f M d f M d ΩΩΩ≤Ω∫∫.但反过来()f M 可积推不出()f M 可积.定理19.8. 若()f M 在上可积, 记Ωsup ()M M f M ∈Ω=,inf ()M m f ∈ΩM =, 则存在 使得[,],c m M ∈()(f M d c ΩΩ=⋅Ω∫的度量).推论. 若()f M 在上连续,则ΩM ∗∃∈Ω,使得()()()f M d f M ∗ΩΩ=⋅Ω∫的度量.。

高数中七种积分的注记

高数中七种积分的注记

高等数学中几种积分的注记摘要:高等数学课程中出现了多种积分形式,本文从积分概念、积分实际意义、计算公式等几个方面,用列表的形式加以总结、梳理、区分。

关键字:定积分,二重积分,三重积分,曲线积分,曲面积分 《高等数学》中我们学习了多种积分,以及他们的计算方法。

如果不及时总结梳理所学的知识,往往会混淆概念,对公式一知半解,犹如走入了迷宫,满头雾水。

做起题目不知从何下手。

下面我们就定积分,二重积分,三重积分,第一类曲线、曲面积分,第二类曲线、曲面积分,从定义、实际意义、计算方法几个方面进行总结梳理。

1.积分定义上述几种积分的概念都可以划分为四步:“大化小、常代变、近似和、取极限”。

因此定积分、二重积分、三重积分、第一类曲线积分、第一类曲面积分可以概括为如下的定义1,第二类曲线积分、第二类曲面积分可以概括为如下的定义2定义1 设Ω为一有界几何体,f (M )是Ω上的有界函数,把Ω任意划分成n 部分,1∆Ω ,2∆Ωn ∆Ω, (i ∆Ω同时也表示第i 部分的度量),令λ = max{i ∆Ω的直径},M i 为i ∆Ω上任意取定的一点,作和式in i iM f ∆Ω∑=1)(。

如果当λ→0时,ini iM f ∆Ω∑=→1)(lim λ总存在,则称此极限为f (M )在几何体Ω上的积分,记为⎰ΩΩd f )M (,即i ni i M f d f ∆Ω=Ω∑⎰=→Ω1)(lim )M (λ上述概念将前五种积分统一起来,分析如下表:定义2 设Ω为N 维空间中一光滑有向的有界几何体,且Ω为m 维(m <N ),f (M )是Ω上的有界函数,把Ω任意划分成n 部分,1∆Ω n ∆Ω∆Ω,,2 (i ∆Ω同时也表示第i 部分的度量),令λ = max{i ∆Ω的直径},i ∆Ω在某m 维子空间的投影为m i )(∆Ω(m i )(∆Ω也表示±1·m i )(∆Ω的度量,其中符号有Ω的方向决定),M i 为i ∆Ω上任意取定的一点,作和式in i iM f ∆Ω∑=1)(。

高等数学微积分总结

高等数学微积分总结

积 分 整个高数课本整个高数课本整个高数课本,,我们一共学习了不定积分我们一共学习了不定积分,,定积分,重积分重积分((二重二重,,三重三重),),),曲线积分曲线积分曲线积分((两类两类),),),曲面积分曲面积分曲面积分((两类两类).).).在此在此在此,,我们对积分总结积分总结,,比较比较,,以期同学们对积分有一个整体的认识以期同学们对积分有一个整体的认识. .一、不定积分一、不定积分一、不定积分不定积分是微分的逆运算不定积分是微分的逆运算不定积分是微分的逆运算,,其计算方法、各种技巧是我们后面各种积分计算的基础,希望同学们熟记积分公式,及各种方法方法((两类换元两类换元,,分部积分分部积分,,有理函数积分等有理函数积分等) )二、定积分二、定积分二、定积分1. 1.定义式定义式定义式::()baf x dx ò2. 2.定义域定义域定义域::一维区间一维区间,,例如[,]a b3. 3.性质性质性质::见课本P 229-P 232特殊特殊::若1f =,则()baf x dx b a =-ò,即区间长度即区间长度.. 4. 4.积分技巧积分技巧积分技巧::奇偶对称性奇偶对称性. .注意注意注意::定积分中积分变量可以任意替换即()()bbaaf x dx f y dy =òò,而不定积分不具有这种性质而不定积分不具有这种性质.. 5. 5.积分方法积分方法积分方法::与不定积分的方法相同与不定积分的方法相同. . 6. 6.几何应用几何应用几何应用: : 定积分的几何意义定积分的几何意义定积分的几何意义: :()baf x dx ò表示以()f x 为顶与x 轴所夹区域面积的代数和轴所夹区域面积的代数和((注意如()0f x <,则面积为负则面积为负); ); 其他应用其他应用其他应用::如()f x 表示截面积表示截面积,,则积分为体积则积分为体积;;平面弧长2()1[()]b af x y x dx ¢+ò等.三、二重积分三、二重积分三、二重积分 1. 1.定义式定义式定义式: :(,)xyD f x y d s òò2. 2.定义域定义域定义域::二维平面区域二维平面区域3. 3.性质性质性质::见下册课本P 77 特殊特殊: : : 若若1f =,则(,)xyD f x y dxdy S =òò,即S 为x y D 的面积的面积. .4.4.坐标系坐标系坐标系: :①直角坐标系①直角坐标系::X 型区域型区域,,Y 型区域型区域 ②极坐标系②极坐标系::适用范围为圆域或扇形区域,注意坐标转换后不要漏掉r ,积分时一般先确定q 的范围的范围,,再确定r 的范围的范围. . 5.5.积分技巧积分技巧积分技巧::奇偶对称性奇偶对称性((见后见后),),),质心质心质心; ; 6.6.几何应用几何应用几何应用: : 二重积分的几何意义二重积分的几何意义::若(,)0f x y ³,则(,)xyD f x y dxdy òò表示以(,)f x y 为顶以x y D 为底的曲顶柱体体积为底的曲顶柱体体积; ;其他应用其他应用::求曲面(,)z z x y =的面积221xyx y D z z dxdy ++òò四、三重积分四、三重积分 1.1.定义式定义式(,,)f x y z d v Wòòò2.2.定义域定义域定义域::三维空间区域三维空间区域; ;3.3.性质性质性质::与二重积分类似与二重积分类似; ; 特殊特殊特殊: : : 若若1f =,则(,,)f x y z d v V W=òòò,其中V 表示W 的体积的体积. .4.4.坐标系坐标系坐标系: :①直角坐标系①直角坐标系::投影法投影法,,截面法截面法((一般被积函数有一个自变量,而当该变量固定时所得截面而当该变量固定时所得截面 积易求时采用积易求时采用) ) ②柱坐标系②柱坐标系②柱坐标系::积分区域为柱形区域积分区域为柱形区域,,锥形区域锥形区域,,抛物面所围区域时可采用抛物面所围区域时可采用; ;③球坐标系③球坐标系③球坐标系::积分区域为球域或与球面相关的区域时,确定自变量范围时确定自变量范围时,,先q ,后j ,最后最后r .5. 5.积分技巧积分技巧积分技巧::奇偶对称性奇偶对称性,,变量对称性变量对称性((见后见后),),),质心等质心等质心等. .6. 6.应用应用应用: : (,,)f x y z 表示密度表示密度,,则(,,)f x y z d v Wòòò为物体质量为物体质量.(.(.(不考虑几何意义不考虑几何意义不考虑几何意义) )五、第一类曲线积分五、第一类曲线积分1.1.定义式定义式定义式::(,)Lf x y ds ò(二维二维) ) |(,,)Lf x y z ds ò(三维三维) )2.2.定义域定义域定义域::平面曲线弧平面曲线弧 | 空间曲线弧空间曲线弧空间曲线弧3.3.性质性质性质::见课本P 128 特殊特殊特殊: : 1f =则Lfds s =ò,s 表示曲线弧长表示曲线弧长. .4.4.计算公式计算公式计算公式((二维为例二维为例): ):22(,)((),())1()()bLaf x y dsf t t t t dt j y j y ¢¢=++òò:(),(),[,]L x t y t t a b j y ==Î类似可推出:(),[,]L y y x x a b =Î的公式的公式..注意化为定积分时下限小于上限.5.5.积分技巧积分技巧积分技巧::奇偶对称性奇偶对称性,,变量对称性变量对称性,,质心质心; ;6.6.几何应用几何应用几何应用::见上3. 六、第二类曲线积分六、第二类曲线积分 1.1.定义式定义式定义式: :(,)(,)LP x y dx Q x y dy +ò(二维二维) )(,,)(,,)(,,)LP x y z dx Q x y z dy R x y z dy ++ò(三维三维) )2.2.定义域定义域定义域::有向平面曲线弧有向平面曲线弧((二维二维))或有向空间曲线弧或有向空间曲线弧((三维三维) )3.3.性质性质性质::见课本P 1354.4.计算公式计算公式计算公式: :(,)(,)[((),())()((),())()][(,())(,())()]bLadcP x y dx Q x y dy P t t t Q t t t dt P x f x Q x f x f x dxj y j j y y ¢¢+=+¢ =+òòò注意注意::曲线积分化为定积分时曲线积分化为定积分时,,下限为起始点下限为起始点,,上限为终点上限为终点. . 5.5.积分技巧积分技巧积分技巧::二维曲线积分可以应用格林公式(注意使用条件注意使用条件).).).积分与路径无关积分与路径无关积分与路径无关. . 不能使用奇偶对称性不能使用奇偶对称性. . 6.6.应用应用应用::力做功力做功. .七、第一类曲面积分七、第一类曲面积分 1.1.定义式定义式定义式: :(,,)f x y z dS Sòò2.2.定义域定义域定义域::空间曲面空间曲面 注意注意注意::空间曲面与坐标面重合或平行时,即为二重积分即为二重积分,,故二重积分时第一类曲面积分的特例故二重积分时第一类曲面积分的特例. .3.3.性质性质性质::见课本见课本::与第一类曲线积分类似与第一类曲线积分类似 特殊特殊特殊: : 1f =则(,,)f x y z dS S S=òò,S 表示曲线面积表示曲线面积. .4.4.计算公式计算公式计算公式::22(,,)(,,(,))1xyx y D f x y z dS f x y z x y z z dxdy S=++òòòò类似可得在另两个曲面上的投影公式类似可得在另两个曲面上的投影公式.. 注意对于特殊的曲面如柱面考虑使用柱坐标注意对于特殊的曲面如柱面考虑使用柱坐标,曲面考虑使用球坐标曲面考虑使用球坐标. . 5.5.积分技巧积分技巧积分技巧::奇偶对称性奇偶对称性,,变量对称性变量对称性,,质心质心. .6.6.几何应用几何应用几何应用::见上3. 八、第二类曲面积分八、第二类曲面积分 1.1.定义式定义式Pdydz Q dzdx Rdxdy S ++òò2.2.定义域定义域定义域::有向空间曲面有向空间曲面3.3.性质性质性质::见课本P 1624.4.计算公式计算公式计算公式: :(,,)(,,(,))xyD R x y z dxdy R x y z x y dxdy S =±òòòò,类似可得另两个类似可得另两个. .5.5.积分技巧积分技巧积分技巧::高斯公式高斯公式,,循环对称性循环对称性..不能使用奇偶对称性不能使用奇偶对称性. .注:要熟练掌握使用高斯公式做第二类曲面积分的题目,使用时要注意曲面方向以及是否封 闭. 6.6.应用应用应用::求流量求流量,,磁通量等磁通量等. . 奇偶对称性奇偶对称性: :定积分定积分::若积分区间关于原点对称若积分区间关于原点对称,,例如[,]a a - 若()f x 关于x 为奇函数为奇函数,,则()0aaf x dx -=ò若()f x 关于x 为偶函数为偶函数,,则()2()aaaf x dx f x dx -=òò二重积分二重积分二重积分::若积分区域D 关于y 轴对称轴对称,,记1D 为0x >的部分的部分若(,)f x y 关于x 为奇函数为奇函数,,则()()(,)(,)0x y Dx y f x y dxdy dyf x y dx -==òòòò若(,)f x y 关于x 为偶函数为偶函数,,则1()()()(,)(,)2(,)2(,)x y x y Dx y D f x y dxdy dy f x y dx dyf x y dx f x y dxdy -===òòòòòòòò同样可以得到积分区域D 关于x 轴对称时轴对称时, , (,)f x y 关于y 为奇、偶函数的公式为奇、偶函数的公式. .三重积分三重积分: : : 若积分区域若积分区域W 关于o x oy y 面对称面对称,,记1W 为0z >的部分的部分若(,,)f x y z 关于z 为奇函数为奇函数,,则(,)(,)(,,)(,,)0z x y z x y f x y z dxdydz dxdy f x y z dz W-==òòòòòò若(,,)f x y z 关于z 为偶函数为偶函数,,则1(,)(,)(,)0(,,)(,,)2(,,)2(,,)z x y z x y z x y f x y z dxdydz dxdyf x y z dzdxdy f x y z dz f x y z dxdydzWW -===òòòòòòòòòòòò同样可以得到区域关于另两个曲面对称的情况同样可以得到区域关于另两个曲面对称的情况. . 例题例题:P :P 123#1(1)(2) P 124#2(4)第一类曲线积分第一类曲线积分::若积分曲线L 关于y 轴对称轴对称,,记1L 为0x >的部分的部分 若(,)f x y 关于x 为奇函数为奇函数::(,)0Lf x y ds =ò 若(,)f x y 关于x 为偶函数为偶函数::1(,)2(,)LL f x y d s f x y d s =òò同样可以得到曲线关于x 轴对称的情况轴对称的情况. .第一类曲面积分第一类曲面积分第一类曲面积分::若积分曲面S 关于o x oy y 面对称面对称,,记1S 为0z >的部分的部分, ,若(,,)f x y z 关于z 为奇函数为奇函数::(,,)0f x y z dz S =òò 若(,,)f x y z 关于z 为偶函数为偶函数::1(,,)2(,,)f x y z d z f x y z d z SS =òòòò同样可以得到曲面关于另两个坐标面对称的情况同样可以得到曲面关于另两个坐标面对称的情况. .例题例题::课本P 158#6(3),P 184#2 变量对称性变量对称性::一般在做重积分、曲面积分时使用,使用时要注意曲面或区域必须是关于变量是对称的,即对于曲面方程自变量相互替换后方程不改变,例如2222,1x y z R x y z ++=++=等,此时此时()()()f x dS f y dS f z dS SS S ==òòòòòò例题例题1:2,I x ds G=ò 其中G 为球面2222x y z a ++=被平面0x y z ++=所截的曲线.例题2:2: 22()d ,I x y S å=+òò 其中S 为球面2222().x y z x y z ++=++循循环对称性(适用第二类曲面积分):若积分曲面满足变量对称,而且,,P Q R 中,,x y z 依次替换,即,,x y y z z x ®®®后积分表达式不改变后积分表达式不改变,,则可以使用该对称性则可以使用该对称性,,有3Pdydz Qdzdx Rdxdy Rdxdy S S ++=òòòò 例题例题::课本168页#3(4)质心质心质心::适用重积分适用重积分,,第一类积分第一类积分. . 请同学们思考如何区别各种积分请同学们思考如何区别各种积分?(?(定义域定义域定义域) ) 区别区别区别::以下两个例题应该怎样算以下两个例题应该怎样算? ?222222()d ,()x y z S x y z dxdydz Wå++++òòòòò , 其中22222222:,:x y z R x y z R S W ++=++£。

考研三重积分与一型线面积分笔记

考研三重积分与一型线面积分笔记
第一一型曲面面积分 1.概念 2.性质.3 对称性 4 计算 5 技巧应用用 1.概念:物理理意义:以f(x,y)为面面密度的空间光滑曲面面的质量量 注意 1第一一型曲面面积分是由二二重积分推广广而而来,二二重积分定义在二二维平面面,第一一型曲面面积分定义在空间曲面面上。
2.dS>0 3.f(x,y,z)是一一个伪三元——f(x,y,z(x,y))
第一一型曲线积分:1.概念2.性质.3.对称性4.计算.5.技巧应用用 1.概念:物理理意义,以f(x,y,z)为线密度的(平面面)空间光滑曲线的质量量 注意 1.第一一型曲线积分是定积分的推广广,定积分定义(积分区域)在“直线段” 而而第一一型曲线积分定义在“曲线段” 2.ds>0,ds具体意义,弧微分。 3.f(x,y)是一一个伪二二元,f(x,y(x)) 2.性质:类比比二二重积分,三重积分(7个,这里里里只写第一一个) ! 求空间曲线的⻓长度(弧⻓长) 3.对称性:普通对称性,轮换对称性 4.计算(牢记:将边界方方程带入入)3种方方法——直接化成定积分,对称性,形心心公式逆用用 直接化成定积分(因其是定积分推广广的)主要是一一投二二代三计算 计算弧微分ds有空间曲线(参数式,对于空间曲线,只能求参数式)与平面面曲线(一一般式,参数式,极 坐标式) 5.技巧应用用: ! 注意将边界方方程带入入被积函数中(因其积分区域为边界) " 普通对称性与轮换对称性 # 形心心公式逆用用 Note:注意,若曲线是空间曲线,则要将其化成参数式,才能用用一一投二二代三计算
先一一后二二投影穿线法,先二二后一一平行行行截面面法(主要适用用于1.如只含有z的f(z)2.截面面为椭圆,圆,三⻆角 形,好求面面积) " 柱坐标 (说白白了了,就是直⻆角坐标的极坐标化):投影区域极坐标化(先一一后二二投影穿线法) 截面面区域极坐标化 (先二二后一一平行行行截面面法)注意x,y,z的转化,dv的转化,定限注意区分投影区域与截面面区域 # 球坐标: 一一个过程(组合拳),——定三个变量量上下限, 两个记忆——x,y,z的转化与dv的转化 6.技巧应用用 $ 对称性 1.普通对称性与轮换对称性 % 形心心公式逆用用 & 平移变换——将偏心心球化成关于坐标面面对称的标准球 注:1.二二重积分与三重积分的积分区域不不仅是边界还有内部,故无无法把积分区域带入入。 2.直⻆角坐标中先二二后一一平行行行截面面法的适用用于1.如只含有z的f(z)2.截面面为椭圆,圆,三⻆角形,好求面面积 3.柱面面坐标的适用用:1.积分区域为旋转体,如柱体,锥体,旋转抛物体 2.被积函数,出现两个平方方和 (x2+y2) 4.球面面坐标的适用用:1.积分区域为球体,锥体或其一一部分2.被积函数为三个平方方和 5.注意一一个三重积分的常用用公式

第一讲二重积分三重积分

第一讲二重积分三重积分

(5)如果积分区域D关于原点对称,关于原点 对称的两部分为 D1和 D 2

D
0, f ( x , y ) f ( x , y ) f ( x , y ) d 2 f ( x , y ) d , f ( x , y ) f ( x, y ) D 1
1. k f ( x, y )d k f ( x, y ) d ( k 为常数) D
D
3. f ( x, y )d
D
D1
f ( x, y ) d
D2
f ( x, y ) d
为D 的面积, 则
1 d d
D1
( B ) 4 ( x y c o s x s in y ) d x d y
D1
(C ) 2

D1
xydxdy
(D )
0
第二节
第九章
二重积分的计算法
一、利用直角坐标计算二重积分
二、利用极坐标计算二重积分
*三、二重积分的换元法
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一、利用直角坐标计算二重积 分
若D为 X – 型区域
22
13 18 30 27
4
12 12
2004
4
4
12
20
第九章
重 积 分
一元函数积分学 重积分 多元函数积分学 曲线积分 曲面积分
第一节 二重积分的概念与性质
一、二重积分的定义与可积性 二、二重积分的性质
第九章
三、二重积分的应用
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结束
一定义 如果 f ( x, y ) 在D上可积,

高等数学多重积分

高等数学多重积分
举几个例子。
(1)一个引例 【例7-1】(求平面薄板的质量问题)设一质量非均匀分
布的薄板,将其置于xOy平面上,它所占有的区域为D
(图7-1), 在D上任一点P(x,y)处的面密度为 f (P) f ( x, y),
这里 f ( x, y) 0且在D上连续.
把区域D任意分划为n个小区
y
域 i (i=1,2,…,n), i 同时表示
1.概念、类型与性质 2.二重积分 3.三重积分 4.第一型曲线与曲面积分 5.在几何与物理方面的典型应用
7.1多元数值函数的积分 -概念、类型与性质
1.引例-概念抽象-多元函数积分定义 2.多元数值函数积分的基本类型 3.可积条件与积分基本性质
1.引例-概念抽象-多元函数积分定义
我们已经知道,一元函数定积分的产生,是与很多 现实问题密切相关的。
(i) 1d () (ii)积分与函数的线性运算可交换-即积分是一个 线性映射(从哪里到哪里?)。
(iii)积分对于积分区域的可加性。
(iv)大小的比较 g f g(P )d f (P )d
| f (P)d | | f (P) | d (v)积分的估值
m() f (P)d M ()
所谓X型域,就是该区域是由两条垂直于X轴的直
线与两条以x为自变量的函数曲线围城的区域。
类似可知Y型域构成方式。(考察关键区别在哪里!)
(iii)将X型与Y型域上的重积分,转化为“两重” 相互联系起来的一元函数的定积分。
(iv)利用积分对区域的可加性,求总的积分。 (3)X型(Y型)域上的二重积分的计算。
(ii)计算积分,没有原函数可以直接利用。
要解决二重积分,以及更高重的积分的计算问题, 当然就要针对上面的不同,给出具体的计算规则。

高等数学积分学总结

高等数学积分学总结

《高等数学》中的积分学总结高等数学中涉及的积分类型主要有:定积分(含广义积分)、二重积分、三重积分、曲线积分(对弧长、对坐标)、曲面积分(对面积、对坐标)。

一、符号形式1()baI f x dx =⎰;2(,)DI f x y d σ=⎰⎰;3(,,)I f x y z dV Ω=⎰⎰⎰;4(,,)CI f x y z ds =⎰;5CCI F dr Pdx Qdy Rdz ==++⎰⎰;6(,,)I f x y z dS ∑=⎰⎰;7I F ndS F dS Pdydz Qdzdx Rdxdy ∑∑∑===++⎰⎰⎰⎰⎰⎰二、共同点2.1 定义方法:划分—>微元—>求和—>取极限 2.2 性质:线性性质、可加性、估值三、不同点ds功、流量、环量、通量dS流量、通量四、重要联系及公式4.1 Newton-Leibniz 公式:()()()ba f x dx Fb F a =-⎰4.2 Green 公式: 环量—旋度形式:()CDDQ P x y DPdx Qdy rotF kd F kd d σσσ∂∂∂∂+==∇⨯=-⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰通量—散度形式:()CDDQPx yDPdy Qdx F nd divFd d σσσ∂∂∂∂-===+⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰4.3 Stokes 公式:()()()CQQRP RP y zz x xy Pdx Qdy Rdz rotF ndS F ndSdydz dzdx dxdy∑∑∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∑++==∇⨯=-+-+-⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰4.4 Gauss 公式:()QPR x yz Pdydz Qdzdx Rdxdy F ndS divFdV FdVdV∑∑ΩΩ∂∂∂∂∂∂Ω++===∇=++⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰五、基本计算方法5.1 定积分方法:凑微分法、换元法、分部积分法 特殊结论:(1)对称性与奇偶性:02(),()()()0,()()aaaf x dx f x f x f x dx f x f x -⎧-=⎪=⎨⎪-=-⎩⎰⎰(2)周期性:0()()a T Taf x dx f x d x +=⎰⎰(3)无界性:(),(),(),()A bb Aaaf x dx f x dx f x dx f x dx -++∞-∞⎰⎰⎰⎰2(,)DI f x y d σ=⎰⎰,其中D 为平面有界区域。

积分定积分曲线积分二重积分三重积分曲面积分

积分定积分曲线积分二重积分三重积分曲面积分


设各分点对应参数为 对应参数为
ti t i 1
点 ( i , i ) 即 ( i ,i ) ( ( i ), ( i ))
si
2 2 (t ) (t ) d t
2 2 ( i ) ( i ) t i ,
2 2 2 a k M d s L的质量 L
设重心坐标为 ( x , y , z )

2 1 2 2 a a k cos t d t 0 0 M
2 1 2 2 a a k sin t d t 0 0 M 2 1 2 2 k a k t d t 0 M
4R 2 2 R cos R d l 0 3
z
i k
i
c
i 1
k
f i ( x , y ) d s ci f i ( x , y ) d s
i 1 L
2. 若曲线 L 由曲线段 L1 , L2, …, Lk首尾相接而成,


Li
f ( x , y ) d s i = 1, 2, …, k 都存在,则 L f ( x , y ) d s
f ( x, y ) ds f [ (t ), (t )] 2 (t ) 2 (t ) d t f ( x, y ) ds f ( x, ( x) ) 1 2 ( x) d x a
b

• 对光滑曲线弧
• 对光滑曲线弧
L f ( x, y)ds
f (r ( ) cos , r ( ) sin ) r 2 ( ) r 2 ( ) d
x
0 1
y
y x2
B(1 , 1)

积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和性质

积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和性质

积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和性质CH 19 积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和性质1(重积分的概念n(1) 定义:二重积分表示一种类型和式的极限,limf(,,,),,,三重积分表f(x,y)d,,iii,,,,0,1iDnf(x,y,z)dV示,limf(,,,,,),v,其值均取决于被积函数的对应规则和积分区,iiii,,,,,0,1iD域,而与积分变量的记号无关。

连续是可积的充分条件,二者的不同点是:二重积分的被积函数是定义在平面区域上的二元函数,而三重积分的被积函数是定义在空间区域上的三元函数。

D,f(x,y),0z,f(x,y)(2) 几何与物理意义:当时,表示以曲面为曲顶,以为Df(x,y)d,,,D,,f(x,y)f(x,y,z),0底的柱体体积,或表示以面积密度的平面薄片的质量。

当,D,,f(x,y,z)f(x,y,z)dV表示体密度的空间立体的质量。

,,,,D(3) 性质:重积分具有与定积分类似的线性性质,对区域的可加性,积分不等式,以及积分中值定理。

2(第一类曲线积分与第二类曲线积分的定义(1) 由曲线形构件的质量问题引入对弧长的曲线积分,其定义简记为n,limf(,,,),S f(x,y)ds,iii,,,0,1ilf(x,y)ll其中函数在曲线上有定义切有界,是对的任意分割下的段的长度,i,SS,0ii,,max{,S}。

i1,i,n(2) 由求变力沿曲线所作功等问题,可引入对坐标的曲线积分(第二类曲线积分)的概念,其定义简记为n,limP(,,,),x P(x,y)dx,iii,,,0,1iln,limQ(,,,),y Q(x,y)dy,iii,,,0,1il,ll ,的意义同前,,为小弧段在坐标轴上的投影,其正负与的方向有关。

,x,yii3(两类曲面积分的定义(1) 由计算曲面片的质量问题引入对面积的区面积分,其定义简记为nf(x,y,z)dS ,limf(,,,,,),S ,iiii,,,,0,1i,f(x,y,z)其中在曲面上有定义,是的任意分割下第块的面积(,)i,S,,S,0ii ,,max{,S的直径}。

三重积分和曲线曲面积分的关系

三重积分和曲线曲面积分的关系

三重积分和曲线曲面积分的关系【主题】三重积分和曲线曲面积分的关系在数学领域中,三重积分和曲线曲面积分是两个重要的概念,它们在微积分和数学物理等领域都有着广泛的应用。

今天,我将带领大家深入探讨三重积分和曲线曲面积分之间的关系,通过对其深度和广度的全面评估,让我们更加深入地理解这一主题。

1. 三重积分的概念及应用三重积分是对三维空间内某一区域上的函数进行积分运算,用于计算立体图形的体积、质量等物理量。

它的数学表达式为∭f(x, y, z) dV,其中 f(x, y, z) 为被积函数,dV 为微元体积。

在实际应用中,三重积分广泛应用于物理学、工程学和地质学等领域,如计算物体的质心、密度分布等。

2. 曲线曲面积分的概念及应用曲线曲面积分是对向量场沿曲线或曲面进行积分的运算,用于计算流量、功率等物理量。

曲线曲面积分包括第一类曲线曲面积分和第二类曲线曲面积分,分别用于不同类型的计算。

在物理学、电磁学和流体力学等领域,曲线曲面积分被广泛应用于计算场量的环量、通量等。

3. 三重积分和曲线曲面积分的关系通过对三重积分和曲线曲面积分的概念进行深入理解,我们可以发现它们之间的内在联系。

在数学上,三重积分可以视为曲面积分的一种特殊情况,通过将三维空间内的体积划分为无穷小的微元,可以将三重积分转化为曲面积分的形式进行计算。

这种关系在物理学和工程学中具有重要意义,可用于求解复杂体系的物理量。

4. 个人观点和理解在我看来,三重积分和曲线曲面积分之间的关系是微积分学习中一个非常有趣且深刻的命题。

通过掌握它们之间的联系,我们可以更加灵活地运用数学工具来解决实际问题,提高问题求解的效率和准确度。

深入理解三重积分和曲线曲面积分的关系也有助于提升数学思维和抽象思维能力,对于培养学生的数学素养具有重要作用。

总结回顾通过本文的全面讨论,我们对三重积分和曲线曲面积分的关系有了更加深入的理解。

我们从简到繁地介绍了它们的概念和应用,并探讨了它们之间的内在联系。

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积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义
和性质
CH 19 积分(二重,三重积分,第一类曲线,曲面积分)的定义和
性质
1(重积分的概念
n
(1) 定义:二重积分表示一种类型和式的极限,limf(,,,),,,三重积分表
f(x,y)d,,iii,,,,0,1iD
n
f(x,y,z)dV示,limf(,,,,,),v,其值均取决于被积函数的对应规则和积分
区,iiii,,,,,0,1iD
域,而与积分变量的记号无关。

连续是可积的充分条件,二者的不同点是:二重积分的被积函数
是定义在平面区域上的二元函数,而三重积分的被积函数是定义在空间区域上的三元函数。

D,
f(x,y),0z,f(x,y)(2) 几何与物理意义:当时,表示以曲面为曲顶,以为
Df(x,y)d,,,D
,,f(x,y)f(x,y,z),0底的柱体体积,或表示以面积密度的平面薄片的质量。

当,D
,,f(x,y,z)f(x,y,z)dV表示体密度的空间立体的质量。

,,,,D
(3) 性质:重积分具有与定积分类似的线性性质,对区域的可加性,积分不等式,以及积分中值定理。

2(第一类曲线积分与第二类曲线积分的定义
(1) 由曲线形构件的质量问题引入对弧长的曲线积分,其定义简记为
n
,limf(,,,),S f(x,y)ds,iii,,,0,1il
f(x,y)ll其中函数在曲线上有定义切有界,是对的任意分割下的段的长度,i,SS,0ii
,,max{,S}。

i1,i,n
(2) 由求变力沿曲线所作功等问题,可引入对坐标的曲线积分(第二类曲线积分)的概念,其定
义简记为
n
,limP(,,,),x P(x,y)dx,iii,,,0,1il
n
,limQ(,,,),y Q(x,y)dy,iii,,,0,1il
,ll ,的意义同前,,为小弧段在坐标轴上的投影,其正负与的方向有
关。

,x,yii
3(两类曲面积分的定义
(1) 由计算曲面片的质量问题引入对面积的区面积分,其定义简记为
n
f(x,y,z)dS ,limf(,,,,,),S ,iiii,,,,0,1i,
f(x,y,z)其中在曲面上有定义,是的任意分割下第块的面积(,)i,S,,S,0ii ,,max{,S的直径}。

i1,,in
(2) 第二类曲面积分
P(x,y,z)dydz,Q(x,y,z)dzdx,R(x,y,z)dxdy,,,
n
,lim[P(,S),Q(,S),R(,S)] ,iiyziizxiixy,,0i,1
其中,,表示小片曲面在三个坐标面的投影,其正负与曲
(,S)(,S)(,S)iyzixyixz
面所取的侧有关。

q22例1(计算,由抛物线和直线所围的区域。

Dx,(q,0)y,2pxxydxdy,,2D q解:先求两曲线的交点,则 (,),pq2
qq32pxpqq2222xdxydy,ydyxdx,ppq原式,。

2,,,,y,,02pxpq212p
22222222V例2(计算,其中是由两球的公共部分所zdxdydzx,y,z,R,x,y,z,2Rz,,,V
组成。

2222,x,y,z,R3R,222,解:,x,y,Rz, ,22242,2x,y,z,Rz,
R322RR,r592522,drdrzdz,,R方法1:原式, 22,,,00R,R,r480
方法2:
RR222原式,,zdzdxdyzdzdxdyR,,,,,,02,,'zz
RR592222252,,,,,,,,z(2Rzz)dzz(Rz)dzRR,,04802方法3:
,,222cos,R,R,592424532dsincosdddsincosddR原
式, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,000004802。

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