[全]高等数学之曲线积分的计算方法总结[下载全]

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高等数学第十章曲线积分

y x
du PdxQd , (yx, y)G—单连域.
四、两类曲线积分之间的联系
L P d Q x d L (P y co Q sco )ds .s
其中, 为有向曲线弧L在点(x, y) 处的切向量的方向角.
五、对坐标的曲线积分的解题方法
解题方法流程图
I LPdxQdy
Yes
积分与路径无关
代入，从而简化被积函数，然后再计算；对于积分L 2xyds,
由于L关于 y轴对称, 函数 2xy关于 x为奇函数, 故有
L 2xyds0.
解：由奇偶对称性可知 L 2xyds 0, 所以
(2xy3x24y2)ds (2xy12)ds
L
L
2L xyds12Lds
01a2 1a2
注：由于被积函数 f(x, y)定义在曲线 L上, 故 x, y满足曲线L
(0t2);
而
1
d sx2y2d t 2 a(1co t)2s d,(t0t2)
1
故
2
I yd sa (1 co t)s 2 a (1 co t)2d st
L
0
4a2
2
s
in3
t
dt8a2
s
in3 ud
u
0
2
0
16a2
2sin3 udu
32
a2.
0
2
【例2】计算曲线积分 L x2 y2 ds,其中L为圆周 x2 y2 ax.
f (x, y)ds f[(t) ,(t)]2 (t) 2 (t)dt
L
（2）直角坐标：若L:y(x)(x0 xX);则
f (x, y)ds Xf[x,(x)]12(x)dx
L

曲线积分的计算方法

曲线积分的计算方法曲线积分是数学中重要的概念，用于描述沿着曲线的函数积分。

在本文中，将介绍曲线积分的定义、计算方法以及一些常见的应用。

一、曲线积分的定义曲线积分可以分为第一类曲线积分和第二类曲线积分两种形式。

1. 第一类曲线积分设曲线C为参数方程r(t)=(x(t), y(t)), a≤t≤b，函数f(x, y)在C上有定义，则第一类曲线积分的定义为：∮C f(x, y) ds = ∫[a,b] f(x(t),y(t)) |r'(t)| dt其中，ds表示曲线C上的线元素，|r'(t)|表示r(t)的速度。

2. 第二类曲线积分设曲线C为参数方程r(t)=(x(t), y(t)), a≤t≤b，函数P(x, y)、Q(x, y)在C上有定义，则第二类曲线积分的定义为：∮C P dx + Q dy = ∫[a,b] [P(x(t), y(t)) x'(t) + Q(x(t), y(t)) y'(t)] dt其中，dx和dy表示曲线C上的x和y方向的线元素，x'(t)和y'(t)分别表示x(t)和y(t)对于t的导数。

二、曲线积分的计算方法曲线积分的计算方法与具体的曲线形式和函数形式有关。

以下将介绍几种常见的曲线积分计算方法。

1. 直线积分如果曲线C为一条直线段，可以通过参数方程或直线段的斜率来计算曲线积分。

当曲线C为一条直线段时，可将曲线积分转化为定积分。

2. 圆弧积分如果曲线C为一条圆弧，可使用参数方程或极坐标方程来计算曲线积分。

对于圆弧积分，通常需要将曲线参数化，然后进行曲线积分的计算。

3. 闭合曲线积分如果曲线C为一条闭合曲线，即起点和终点重合，可以通过参数方程或极坐标方程来计算曲线积分。

在计算闭合曲线积分时，需要注意曲线方向的选择，通常选择沿着曲线的正向方向。

三、曲线积分的应用曲线积分在物理学、工程学等领域有广泛的应用。

1. 流量计算曲线积分可以用来计算流体通过曲线边界的流量。

（完整版）曲线积分与曲面积分（解题方法归纳）

1 / 13第十一章解题方法归纳一、曲线积分与曲面积分的计算方法1.曲线积分与曲面积分的计算方法归纳如下：(1) 利用性质计算曲线积分和曲面积分利用性质计算曲线积分和曲面积分. .(2) 直接化为定积分或二重积分计算曲线或曲面积分直接化为定积分或二重积分计算曲线或曲面积分 (3) 利用积分与路径无关计算对坐标的曲线积分. (4) 利用格林公式计算平面闭曲线上的曲线积分利用格林公式计算平面闭曲线上的曲线积分. . (5) 利用斯托克斯公式计算空间闭曲线上的曲线积分利用斯托克斯公式计算空间闭曲线上的曲线积分. . (6) 利用高斯公式计算闭曲面上的曲面积分利用高斯公式计算闭曲面上的曲面积分. . 2. 在具体计算时，常用到如下一些结论：（1）若积分曲线L 关于y 轴对称，则轴对称，则10 (,)2(,)L L f x f x y ds f x y dsf x ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为奇函数对为偶函数 10 (,)2(,)L L P x P x y dx P x y dy P x ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为奇函数对为偶函数10 (,)2(,)LL Q x Q x y dy Q x y dy Q x ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为偶函数对为奇函数其中1L 是L 在右半平面部分.若积分曲线L 关于x 轴对称，则轴对称，则10 (,)2(,)L L f y f x y ds f x y dsf y ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为奇函数对为偶函数 10 (,)2(,)L L P y P x y dx P x y dy P y ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为偶函数对为奇函数10 (,)2(,)L L Q y Q x y dy Q x y dy Q y ⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰对为奇函数对为偶函数其中1L 是L 在上半平面部分.（2）若空间积分曲线L 关于平面=y x 对称，则对称，则 ()()=⎰⎰L L f x ds f y ds .（3）若积分曲面∑关于xOy 面对称，则面对称，则10 (,,)2(,,)f z f x y z dS R x y z dS f z ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为奇函数对为偶函数 10 (,,)2(,,)R z R x y z dxdy R x y z dxdy R z ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为偶函数对为奇函数其中1∑是∑在xOy 面上方部分.若积分曲面∑关于yOz 面对称，则面对称，则10 (,,)2(,,)f x f x y z dS R x y z dS f x ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为奇函数对为偶函数 10 (,,)2(,,)P x P x y z dydz P x y z dydz P x ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为偶函数对为奇函数其中1∑是∑在yOz 面前方部分.若积分曲面∑关于zOx 面对称，则面对称，则10 (,,)2(,,)f y f x y z dS R x y z dS f y ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为奇函数对为偶函数 10 (,,)2(,,)Q y Q x y z dzdx Q x y z dzdx Q y ∑∑⎧⎪=⎨⎪⎩⎰⎰⎰⎰对为偶函数对为奇函数其中1∑是∑在zOx 面右方部分.（4）若曲线弧():()()αβ=⎧≤≤⎨=⎩x x t L t y y t ，则，则 []22(,)(),()()()()βααβ''=+<⎰⎰Lf x y ds f x t y t x t y t dt若曲线弧:()()θαθβ=≤≤L r r （极坐标），则，则[]22(,)()cos ,()sin ()()βαθθθθθθθ'=+⎰⎰Lf x y ds f r r r r d若空间曲线弧():()()()αβ=⎧⎪Γ=≤≤⎨⎪=⎩x x t y y t t z z t ，则，则[]222(,,)(),(),()()()()()βααβΓ'''=++<⎰⎰f x y z ds f x t y t z t x t y t z t dt （5）若有向曲线弧():(:)()αβ=⎧→⎨=⎩x x t L t y y t ，则，则[][]{}(,)(,)(),()()(),()()βα''+=+⎰⎰LP x y dx Q x y dy P x t y t x t Q x t y t y t dt若空间有向曲线弧():()(:)()αβ=⎧⎪Γ=→⎨⎪=⎩x x t y y t t z z t ，则，则(,,)(,,)(,,)Γ++⎰P x y z dx Q x y z dy R x y z dz[][][]{}(),(),()()(),(),()()(),(),()()βα'''=++⎰P x t y t z t x t Q x t y t z t y t R x t y t z t z t dt（6）若曲面:(,)((,))xy z z x y x y D ∑=∈，则，则[]22(,,),,(,)1(,)(,)xyx y D f x y z dS f x y z x y z x y z x y dxdy ∑''=++⎰⎰⎰⎰ 其中xy D 为曲面∑在xOy 面上的投影域.若曲面:(,)((,))yz x x y z y z D ∑=∈，则，则[]22(,,)(,),,1(,)(,)yzy z D f x y z dS f x y z y z x y z x y z dydz ∑''=++⎰⎰⎰⎰其中yz D 为曲面∑在yOz 面上的投影域.若曲面:(,)((,))zx y y x z x z D ∑=∈，则，则[]22(,,),(,),1(,)(,)zxz x D f x y z dS f x y x z z y y z y y z dzdx ∑''=++⎰⎰⎰⎰其中zx D 为曲面∑在zOx 面上的投影域.（7）若有向曲面:(,)z z x y ∑=，则，则(,,)[,,(,)]xyD R x y z dxdy R x y z x y dxdy ∑=±⎰⎰⎰⎰（上“+”下“-”）其中xy D 为∑在xOy 面上的投影区域.若有向曲面:(,)x x y z ∑=，则，则(,,)[(,),,]yzD P x y z dydz P x y z y z dydz ∑=±⎰⎰⎰⎰（前“+”后“-”）其中yz D 为∑在yOz 面上的投影区域.若有向曲面:(,)y y x z ∑=，则，则(,,)[,(,),]zxD Q x y z dzdx Q x y x z z dzdx ∑=±⎰⎰⎰⎰（右“+”左“-”）其中zx D 为∑在zOx 面上的投影区域.（8）d d +⎰⎰L P x Q y 与路径无关d d 0⇔+=⎰⎰Ñc P x Q y （c 为D 内任一闭曲线）内任一闭曲线）(,)⇔=+du x y Pdx Qdy （存在(,)u x y ） ∂∂⇔=∂∂P Q y x其中D 是单连通区域，(,),(,)P x y Q x y 在D 内有一阶连续偏导数.（9）格林公式）格林公式(,)(,)⎛⎫∂∂+=- ⎪∂∂⎝⎭⎰⎰⎰ÑL DQ P P x y dx Q x y dy dxdy x y 其中L 为有界闭区域D 的边界曲线的正向，(,),(,)P x y Q x y 在D 上具有一阶连续偏导数.（10）高斯公式）高斯公式(,,)(,,)(,,)P Q R P x y z dydz Q x y z dzdx R x y z dxdydv x y z ∑Ω⎛⎫∂∂∂++=++ ⎪∂∂∂⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰Ò 或 (cos cos cos )P Q R P Q R dS dv x y z αβγ∑Ω⎛⎫∂∂∂++=++ ⎪∂∂∂⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰Ò 其中∑为空间有界闭区域Ω的边界曲面的外侧，(,,),(,,),(,,)P x y z Q x y z R x y z 在Ω上具有一阶连续偏导数，cos ,cos ,cos αβγ为曲面∑在点(,,)x y z 处的法向量的方向余弦.（11）斯托克斯公式）斯托克斯公式dydz dzdx dxdyPdx Qdy Rdz x y z P Q RΓ∑∂∂∂++=∂∂∂⎰⎰⎰Ñ 其中Γ为曲面∑的边界曲线，且Γ的方向与∑的侧（法向量的指向）符合右手螺旋法则，,,P Q R 在包含∑在内的空间区域内有一阶连续偏导数.1.计算曲线积分或曲面积分的步骤：（1）计算曲线积分的步骤：）计算曲线积分的步骤： 1）判定所求曲线积分的类型（对弧长的曲线积分或对坐标的曲线积分）； 2）对弧长的曲线积分，一般将其化为定积分直接计算；）对弧长的曲线积分，一般将其化为定积分直接计算；对坐标的曲线积分：对坐标的曲线积分：① 判断积分是否与路径无关，若积分与路径无关，重新选取特殊路径积分； ② 判断是否满足或添加辅助线后满足格林公式的条件，判断是否满足或添加辅助线后满足格林公式的条件，若满足条件，若满足条件，利用格林公式计算（添加的辅助线要减掉）；③ 将其化为定积分直接计算.④ 对空间曲线上的曲线积分，判断是否满足斯托克斯公式的条件，若满足条件，利用斯托克斯公式计算；若不满足，将其化为定积分直接计算.（2）计算曲面积分的步骤：）计算曲面积分的步骤：1）判定所求曲线积分的类型（对面积的曲面积分或对坐标的曲面积分）； 2）对面积的曲面积分，一般将其化为二重积分直接计算；）对面积的曲面积分，一般将其化为二重积分直接计算；对坐标的曲面积分：对坐标的曲面积分：① 判断是否满足或添加辅助面后满足高斯公式的条件，若满足条件，利用高斯公式计算（添加的辅助面要减掉）；② 将其投影到相应的坐标面上，化为二重积分直接计算. 例1 计算曲线积分2+=++⎰Ldx dyI x y x，其中L 为1+=x y 取逆时针方向. 解 2222111++===++++++⎰⎰⎰⎰LL L L dx dy dx dy dx dy I x y x x x x由于积分曲线L 关于x 轴、y 轴均对称，被积函数211==+P Q x对x 、y 均为偶函数，因此函数，因此220,011==++⎰⎰LLdx dy xx故 20+==++⎰L dx dyI x y x 『方法技巧』『方法技巧』对坐标的曲线积分的对称性与对弧长的曲线积分对称性不对坐标的曲线积分的对称性与对弧长的曲线积分对称性不同，记清楚后再使用同，记清楚后再使用..事实上，本题还可应用格林公式计算事实上，本题还可应用格林公式计算..例 2 计算曲面积分2()∑=+++⎰⎰I ax by cz n dS ，其中∑为球面2222++=x y z R .解 2()∑=+++⎰⎰I ax by cz n dS 2222222(222222)∑=+++++++++⎰⎰a x b y c z n abxy acxz bcyz anx bny cnz dS由积分曲面的对称性及被积函数的奇偶性知由积分曲面的对称性及被积函数的奇偶性知0∑∑∑∑∑∑======⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰xydS xzdS yzdS xdS ydS zdS又由轮换对称性知又由轮换对称性知222∑∑∑==⎰⎰⎰⎰⎰⎰x dS y dS z dS故2222222∑∑∑∑=+++⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰I a x dS by dS cz dS ndS22222()∑∑=+++⎰⎰⎰⎰a b c x dS ndS22222222()43π∑++=+++⎰⎰a b c x y z dS R n 22222222222244[()]33ππ∑++=+=+++⎰⎰a b c R R dS R n R a b c n 『方法技巧』对面积的曲面积分的对称性与对坐标的曲面积分的对称性不对面积的曲面积分的对称性与对坐标的曲面积分的对称性不同，理解起来更容易些同，理解起来更容易些..若碰到积分曲面是对称曲面，做题时可先考虑一下对称性.例3 计算曲面积分222()∑++⎰⎰Òx y z dS ，其中∑为球面2222++=x y z ax .解 2222()22()2∑∑∑∑++==-+⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰乙乙x y z dS axdS a x a dS a dS222402248ππ∑=+==⎰⎰g Òa dS a a a 『方法技巧』积分曲面积分曲面∑是关于0-=x a 对称的，被积函数-x a 是-x a 的奇函数，因此()0∑-=⎰⎰Òx a dS例4 计算曲线积分2222-+⎰ÑLxy dy x ydxx y，其中L 为圆周222(0)+=>x y a a 的逆时针方向解法1 直接计算. 将积分曲线L 表示为参数方程形式表示为参数方程形式cos :(:02)sin θθπθ=⎧→⎨=⎩x a L y a 代入被积函数中得代入被积函数中得22232222[cos sin cos cos sin (sin )]πθθθθθθθ-=--+⎰⎰ÑLxy dy x ydxad x y2232232202sin cos 2sin (1sin )ππθθθθθθ==-⎰⎰a d ad324332013118(sinsin )8224222πππθθθπ⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭⎰g g g ad a a解法2 利用格林公式利用格林公式2222222211()-=-=++⎰⎰⎰⎰蜒L L Dxy dy x ydx xy dy x ydx x y dxdy aa x y 其中222:+≤D x y a ，故，故2222322112πθρρρπ-==+⎰⎰⎰g ÑaLxy dy x ydxd d a ax y『方法技巧』『方法技巧』本题解法本题解法1用到了定积分的积分公式：用到了定积分的积分公式：213223sin 13312422πθθπ--⎧⎪⎪-=⎨--⎪⎪-⎩⎰g g Lg g g Lg g g n n n n n n d n n n n n 为奇数为偶数解法2中，一定要先将积分曲线222+=x y a 代入被积函数的分母中，才能应用格林公式，否则不满足,P Q 在D 内有一阶连续偏导数的条件.例5 计算曲线积分22()()+--+⎰Lx y dx x y dyx y ，其中L 为沿cos π=y x 由点由点(,)ππ-A 到点(,)ππ--B 的曲线弧.解直接计算比较困难. 由于由于 2222,+-+==++x yx y P Q x y x y ，222222()∂--∂==∂+∂P x y xy Q y x y x 因此在不包含原点(0,0)O 的单连通区域内，积分与路径无关.取圆周2222π+=x y 上从(,)ππ-A 到点(,)ππ--B 的弧段'L 代替原弧段L ，其参数方程为：2cos 5:(:)442sin πθππθπθ⎧=⎪'-→⎨=⎪⎩x L y ，代入被积函数中得，代入被积函数中得222()()1()()2π'+--=+--+⎰⎰L L x y dx x y dy x y dx x y dy x y544[(cos sin )(sin )(cos sin )cos ]ππθθθθθθθ-=+---⎰d54432ππθπ-=-=-⎰d『方法技巧』『方法技巧』本题的关键是选取积分弧段本题的关键是选取积分弧段'L ，既要保证'L 简单，又要保证不经过坐标原点.例6 计算曲面积分∑++⎰⎰xdydz ydzdx zdxdy ，其中∑为1++=x y z 的法向量与各坐标轴正向夹锐角的侧面解由于曲面∑具有轮换对称性，∑∑∑==⎰⎰⎰⎰⎰⎰xdydz ydzdx zdxdy ，∑投影到xOy 面的区域{}(,)1=+≤xy D x y x y ，故，故233(1)∑∑∑++==--⎰⎰⎰⎰⎰⎰xdydz ydzdx zdxdy zdxdy x y dxdy21(1)22003(1)3(1)-=--=--⎰⎰⎰⎰xyx D x y dxdy dx x y dy 1401(1)2=-⎰x dx 04111(1)30=---=⎰t x t t dt『方法技巧』『方法技巧』由于积分曲面由于积分曲面∑具有轮换对称性，因此可以将,dydz dzdx 直接转换为dxdy ，∑只要投影到xOy 面即可.例7 计算曲面积分222()()()∑-+-+-⎰⎰x y dydz y z dzdx z x dxdy ，其中∑为锥面222=+z x y 在0≤≤z h 部分的上侧.解利用高斯公式. 添加辅助面2221:()∑=+≤z h x y h ，取下侧，则，取下侧，则222()()()∑-+-+-⎰⎰x y dydz y z dzdx z x dxdy1222()()()∑+∑=-+-+-⎰⎰x ydydz y z dzdx z x dxdy1222()()()∑--+-+-⎰⎰x y dydz y z dzdx z x dxdy 123()Ω∑=---⎰⎰⎰⎰⎰dxdydz h x dxdy 23()Ω=-+-⎰⎰⎰⎰⎰xyD dxdydz h x dxdy其中Ω为∑和1∑围成的空间圆锥区域，xy D 为∑投影到xOy 面的区域，即{}222(,)=+≤xy D x y x y h ，由xy D 的轮换对称性，有的轮换对称性，有2221()2=+⎰⎰⎰⎰xyxyD D x dxdy x y dxdy 故 222()()()∑-+-+-⎰⎰x y dydz y z dzdx z x dxdy222113()32π=-+-+⎰⎰⎰⎰g g xyxyD D h h h dxdy x y dxdy23234001124πππθρρπ=-+-=-⎰⎰g hh h h d d h『方法技巧』『方法技巧』添加辅助面时，既要满足封闭性，又要满足对侧的要求添加辅助面时，既要满足封闭性，又要满足对侧的要求添加辅助面时，既要满足封闭性，又要满足对侧的要求..本题由于积分锥面取上侧（内侧），因此添加的平面要取下侧，这样才能保证封闭曲面取内侧，使用高斯公式转化为三重积分时，前面要添加负号例8 计算曲线积分()()()-+-+-⎰ÑLz y dx x z dy x y dz ，其中221:2⎧+=⎨-+=⎩x y L x y z 从z 轴的正向往负向看，L 的方向是顺时针方向.解应用斯托克斯公式计算. 令22:2(1)∑-+=+≤x y z x y 取下侧，∑在xOy 面的投影区域为{}22(,)1=+≤xy D x y x y ，则，则()()()∑∂∂∂-+-+-=∂∂∂---⎰⎰⎰ÑL dydzdzdx dxdy z y dx x z dy x y dz x y z z yx zx y222π∑==-=-⎰⎰⎰⎰xyD dxdy dxdy『方法技巧』本题用斯托克斯公式计算比直接写出曲线本题用斯托克斯公式计算比直接写出曲线L 的参数方程代入要简单，所有应用斯托克斯公式的题目，曲面∑的选取都是关键，∑既要简单，又要满足斯托克斯的条件，需要大家多加练习.二、曲线积分与曲面积分的物理应用1.曲线积分与曲面积分的物理应用归纳如下： (1) 曲线或曲面形物体的质量曲线或曲面形物体的质量. . (2) 曲线或曲面的质心（形心）曲线或曲面的质心（形心）. . (3) 曲线或曲面的转动惯量. (4) 变力沿曲线所作的功. (5) 矢量场沿有向曲面的通量. (6) 散度和旋度.2. 在具体计算时，常用到如下一些结论：（1）平面曲线形物体）平面曲线形物体 (,)ρ=⎰LM x y ds空间曲线形物体空间曲线形物体 (,,)ρ=⎰LM x y z ds 曲面形构件曲面形构件 (,,)ρ∑=⎰⎰M x y z dS（2）质心坐标质心坐标平面曲线形物体的质心坐标：平面曲线形物体的质心坐标： (,)(,),(,)(,)ρρρρ==⎰⎰⎰⎰LLLLx x y dsy x y dsx y x y dsx y ds空间曲线形物体的质心坐标：空间曲线形物体的质心坐标：(,,)(,,)(,,),,(,)(,)(,)ρρρρρρ===⎰⎰⎰⎰⎰⎰LLLLLLx x y z dsy x y z dsz x y z dsx y z x y dsx y dsx y ds曲面形物体的质心坐标：曲面形物体的质心坐标：(,,)(,,)(,,),,(,,)(,,)(,,)ρρρρρρ∑∑∑∑∑∑===⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰x x y z dSy x y z dSz x y z dSx y z x y z dSx y z dSx y z dS当密度均匀时，质心也称为形心.（3）转动惯量转动惯量平面曲线形物体的转动惯量：22(,),(,)ρρ==⎰⎰x y L L I y x y ds I x x y ds 空间曲线形物体的转动惯量：空间曲线形物体的转动惯量：2222()(,,),()(,,)ρρ=+=+⎰⎰x y L LI y z x y z ds I z x x y z ds22()(,,)ρ=+⎰z LI x y x y z ds11 / 13曲面形物体的转动惯量：曲面形物体的转动惯量： 2222()(,,),()(,,)ρρ∑∑=+=+⎰⎰⎰⎰x y I y z x y z dS I z x x y z dS22()(,,)ρ∑=+⎰⎰zI x y x y z dS其中(,)ρx y 和(,,)ρx y z 分别为平面物体的密度和空间物体的密度.（4）变力沿曲线所作的功变力沿曲线所作的功平面上质点在力F (,)=P x y i +(,)Q x y j 作用下，沿有向曲线弧L 从A 点运动到B 点，F 所做的功所做的功»(,)(,)=+⎰ABW P x y dx Q x y dy 空间质点在力F (,,)=P x y z i +(,,)Q x y z j +(,,)R x y z k 作用下，沿有向曲线弧L 从A 点运动到B 点，F 所做的功所做的功»(,,)(,,)(,,)=++⎰ABW P x y z dx Q x y z dy R x y z dz （2）矢量场沿有向曲面的通量矢量场沿有向曲面的通量矢量场A (,,)=P x y z i +(,,)Q x y z j +(,,)R x y z k 通过有向曲面∑指定侧的通量(,,)(,,)(,,)∑Φ=++⎰⎰P x y z dydz Q x y z dzdx R x y z dxdy（3）散度和旋度散度和旋度矢量场A (,,)=P x y z i +(,,)Q x y z j +(,,)R x y z k 的散度的散度div A ∂∂∂=++∂∂∂P Q R x y z 矢量场A (,,)=P x y z i +(,,)Q x y z j +(,,)R x y z k 的旋度的旋度rot A ()∂∂=-∂∂R Q y z i ()∂∂+-∂∂P R z xj +()∂∂-∂∂Q P x y k xy z P Q R∂∂∂=∂∂∂ 1.曲线积分或曲面积分应用题的计算步骤： i j k12 / 13 （1）根据所求物理量，代入相应的公式中；）根据所求物理量，代入相应的公式中；（2）计算曲线积分或曲面积分）计算曲线积分或曲面积分. .例9 设质点在场力F {}2,=-k y x r 的作用下，沿曲线π:cos 2=L y x 由(0,)2πA 移动到(,0)2πB ，求场力所做的功（其中22,=+r x y k 为常数）为常数）解积分曲线积分曲线L 如图11.7所示. 场力所做的功为场力所做的功为»(,)(,)=+⎰ABW P x y dx Q x y dy »22=-⎰AB y xk dx dy r r 令22,==-y x P Q r r ，则22224()(0)∂-∂==+≠∂∂P k x y Q x y y r x 即在不含原点的单连通区域内，积分与路径无关. 另取由A 到B 的路径：的路径：1πππ:cos ,sin (:0)222θθθ==→L x y 1022222π(sin cos )d 2πθθθ=-=-+=⎰⎰L y xW k dx dy kk r r 『方法技巧』本题的关键是另取路径本题的关键是另取路径1L ，一般而言，最简单的路径为折线路径，比如U AO OB ，但不可以选取此路径，，但不可以选取此路径，因为因为,P Q 在原点处不连续. 换句话说，所取路径不能经过坐标原点，当然路径1L 的取法不是唯一的.例10 设密度为1的流体的流速v 2=xz i sin +x k ，曲面∑是由曲线21(12)0⎧⎪=+≤≤⎨=⎪⎩y z z x 饶z 轴旋转而成的旋转曲面，其法向量与z 轴正向的夹角为锐角，求单位时间内流体流向曲面∑正侧的流量Q .解旋转曲面为旋转曲面为222:1(12)∑+-=≤≤x y z z ，令1∑为平面1=z 在∑内的部分取上侧，2∑为平面2=z 在∑内的部分取下侧，则12∑+∑+∑为封闭曲面的内侧，故(,,)(,,)(,,)∑=++⎰⎰Q P x y z dydz Q x y z dzdx R x y z dxdy 2sin ∑=+⎰⎰xz dydz xdxdy1L A B o y L x 图11.713 / 13 1212222sin sin sin ∑+∑+∑∑∑=+-+-+⎰⎰⎰⎰⎰⎰xz dydz xdxdy xz dydz xdxdy xz dydz xdxdy122sin sin Ω∑∑=---⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰z dxdydz xdxdy xdxdy2222222221125sin sin +≤++≤+≤=--+⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰x y z x y x y z dz dxdy xdxdy xdxdy2221128(1)0015ππ=-+-+=-⎰z z dz 『方法技巧』本题的关键是写出旋转曲面本题的关键是写出旋转曲面∑的方程，其次考虑封闭曲面的侧，以便应用高斯公式，最后用截痕法计算三重积分，用对称性计算二重积分侧，以便应用高斯公式，最后用截痕法计算三重积分，用对称性计算二重积分. .。

曲线、曲面积分方法小结

求曲线、曲面积分的方法与技巧一.曲线积分的计算方法与技巧计算曲线积分一般采用的方法有：利用变量参数化将曲线积分转化为求定积分、利用格林公式将曲线积分转化为二重积分、利用斯托克斯公式将空间曲线积分转化为曲面积分、利用积分与路径无关的条件通过改变积分路径进行计算、利用全微分公式通过求原函数进行计算等方法。

例一．计算曲线积分⎰+Lxdy ydx ,其中L 是圆)0(222>=+y x y x 上从原点)0,0(O 到)0,2(A 的一段弧。

本题以下采用多种方法进行计算。

解1：A O 的方程为⎪⎩⎪⎨⎧-==,2,2x x y x x L 由,A O →x 由,20→.212dx xx x dy --=分析：解1是利用变量参数化将所求曲线积分转化为求定积分进行计算的，选用的参变量为.x 因所求的积分为第二类曲线积分，曲线是有方向的，在这种解法中应注意参变量积分限的选定，应选用对应曲线起点的参数的起始值作为定积分的下限。

解2：在弧A O上取)1,1(B 点，B O 的方程为⎪⎩⎪⎨⎧--==,11,2y x y y L 由,B O →y 由,10→.12dy y y dx -= A B 的方程为⎪⎩⎪⎨⎧-+==,11,2y x y y L 由,A B →y 由,01→.12dy y y dx --= 分析：解2是选用参变量为,y 利用变量参数化直接计算所求曲线积分的，在方法类型上与解1相同。

不同的是以y 为参数时，路径L 不能用一个方程表示，因此原曲线积分需分成两部分进行计算，在每一部分的计算中都需选用在该部分中参数的起始值作为定积分的下限。

解3：A O的参数方程为,sin ,cos 1θθ=+=y x L 由,A B O →→θ由,0→π.cos ,sin θθθθd dy d dx =-=解4：A O的极坐标方程为,cos 2θ=r 因此参数方程为,cos 2cos 2θθ==r x ,cos sin 2sin θθθ==r dy L 由,A B O →→θ由,02→π.)sin (cos 2,cos sin 422θθθθθθd dy d dx -=-=分析：解3和解4仍然是通过采用变量参数化直接计算的。

曲线积分的计算方法

曲线积分的计算方法曲线积分是微积分中非常重要的概念，它在物理学、工程学和数学等领域都有着广泛的应用。

曲线积分的计算方法有多种，下面我们将介绍一些常见的计算方法。

首先，我们来看一下曲线积分的定义。

设曲线C是由参数方程x=x(t)，y=y(t)（a≤t≤b）表示的光滑曲线，f(x,y)是定义在C上的连续函数。

那么曲线积分的定义如下：∫(C)f(x,y)ds=∫(a,b)f(x(t),y(t))√[x'(t)]^2+[y'(t)]^2dt。

其中，ds表示弧长元素，√[x'(t)]^2+[y'(t)]^2表示弧长元素的微元。

接下来，我们来介绍一种常见的计算方法，即参数方程法。

当曲线C由参数方程x=x(t)，y=y(t)（a≤t≤b）表示时，我们可以利用参数方程法来计算曲线积分。

具体步骤如下：1. 计算曲线C的参数方程x=x(t)，y=y(t)；2. 计算曲线积分∫(C)f(x,y)ds=∫(a,b)f(x(t),y(t))√[x'(t)]^2+[y'(t)]^2dt。

通过参数方程法，我们可以将曲线积分的计算转化为对参数t的积分，从而简化计算过程。

除了参数方程法，还有一种常见的计算方法是直角坐标系下的计算方法。

当曲线C可以用y=f(x)（a≤x≤b）表示时，我们可以利用直角坐标系下的计算方法来计算曲线积分。

具体步骤如下：1. 将曲线C表示为y=f(x)（a≤x≤b）的形式；2. 将曲线积分∫(C)f(x,y)ds转化为∫(a,b)f(x,f(x))√[1+f'(x)]^2dx的形式。

通过直角坐标系下的计算方法，我们可以将曲线积分的计算转化为对x的积分，从而简化计算过程。

除了参数方程法和直角坐标系下的计算方法，还有一些其他的计算方法，如极坐标系下的计算方法、复变函数下的计算方法等。

在实际应用中，我们可以根据具体情况选择合适的计算方法来计算曲线积分。

总之，曲线积分是微积分中重要的概念，它在物理学、工程学和数学等领域都有着广泛的应用。

曲线曲面积分计算方法总结

曲线曲面积分计算方法总结一、曲线积分1.1 曲线积分的定义曲线积分是将一条曲线上某种量的变化情况用积分来描述的数学工具。

设有一条曲线C，由参数方程r(t)=⟨x(t),y(t),z(t)⟩给出，其中a≤t≤b。

如果函数f(x,y,z)在C上有定义，那么函数f沿着曲线C的积分定义为：∫Cf(x,y,z)ds=∫bf(x(t),y(t),z(t))‖r’(t)‖dt其中r’(t)=⟨x’(t),y’(t),z’(t)⟩是r(t)的导数，‖r’(t)‖=√(x’(t)2+y’(t)2+z’(t)2)是r(t)的长度元素。

1.2 计算曲线积分的方法计算曲线积分有两种常用的方法：参数法和向量场法。

（1）参数法参数法是曲线积分的一种常用计算方法。

设有参数方程r(t)=⟨x(t),y(t),z(t)⟩，a≤t≤b，函数f(x,y,z)在C上有定义，则曲线积分可以表示为：∫Cf(x,y,z)ds=∫bf(x(t),y(t),z(t))√(x’(t)2+y’(t)2+z’(t)2)dt这里f(x(t),y(t),z(t))是要积分的函数在参数方程r(t)上的对应点处的值。

通过对参数t进行积分，就可以求得曲线积分的值。

（2）向量场法向量场法是另一种计算曲线积分的方法。

如果函数f(x,y,z)可以表示为一个向量场F(x,y,z)=⟨P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)⟩的散度或旋度，即f(x,y,z)=∇·F或f(x,y,z)=∇×F。

那么曲线积分可以表示为：∫Cf(x,y,z)ds=∫b⟨P(x(t),y(t),z(t)),Q(x(t),y(t),z(t)),R(x(t),y(t),z(t))⟩·⟨x’(t),y’(t),z’(t)⟩dt通过向量场的散度或旋度来计算曲线积分，可以简化计算的过程。

1.3 曲线积分的应用曲线积分在物理、工程等领域有着广泛的应用。

在物理学中，曲线积分可以用于描述沿着曲线的力的做功和曲线上的速度；在工程中，曲线积分可以用于计算沿着曲线的电场强度、磁场强度等物理量。

第二类曲线积分的计算方法

第二类曲线积分的计算方法曲线积分是微积分中的一个重要概念，它是对曲线上某个向量场的积分。

曲线积分分为第一类和第二类曲线积分，其中第二类曲线积分是指对曲线上的标量场进行积分。

本文将介绍第二类曲线积分的计算方法。

第二类曲线积分的定义设曲线C是一个光滑曲线，f(x,y,z)是定义在C上的连续函数，则曲线积分的定义为：∫Cf(x,y,z)ds其中，ds表示曲线C上的弧长元素，即ds=√(dx^2+dy^2+dz^2)。

第二类曲线积分的计算方法第二类曲线积分的计算方法有两种，一种是参数化计算法，另一种是向量场计算法。

1. 参数化计算法参数化计算法是指将曲线C表示为参数方程形式，然后将曲线积分转化为对参数t的积分。

具体步骤如下：（1）将曲线C表示为参数方程形式：x=x(t)，y=y(t)，z=z(t)，a≤t≤b（2）计算ds：ds=√(dx^2+dy^2+dz^2)=√(x'(t)^2+y'(t)^2+z'(t)^2)dt（3）将f(x,y,z)表示为f(x(t),y(t),z(t))，然后将曲线积分转化为对参数t的积分：∫Cf(x,y,z)ds=∫bf(x(t),y(t),z(t))√(x'(t)^2+y'(t)^2+z'(t)^2)dt2. 向量场计算法向量场计算法是指将曲线C上的标量场f(x,y,z)转化为向量场F(x,y,z)=(f(x,y,z),0,0)，然后计算向量场F(x,y,z)沿曲线C的线积分。

具体步骤如下：（1）将曲线C表示为参数方程形式：x=x(t)，y=y(t)，z=z(t)，a≤t≤b（2）计算曲线C的切向量T(t)：T(t)=(x'(t),y'(t),z'(t))（3）计算向量场F(x,y,z)在曲线C上的投影：F(x(t),y(t),z(t))·T(t)=f(x(t),y(t),z(t))x'(t)（4）计算向量场F(x,y,z)沿曲线C的线积分：∫CF(x,y,z)·ds=∫bF(x(t),y(t),z(t))·T(t)ds=∫bf(x(t),y(t),z(t))x'(t)dt两种方法的比较参数化计算法和向量场计算法都可以用来计算第二类曲线积分，但是它们的适用范围不同。

第一类曲线积分计算公式

第一类曲线积分计算公式曲线积分是微积分学中的重要概念之一，在物理学、工程学、统计学等方面有着广泛的应用。

曲线积分又分为第一类曲线积分和第二类曲线积分，本文将为大家介绍第一类曲线积分的计算公式以及其在实际应用中的具体运用。

第一类曲线积分是指对于参数曲线C，取定其上的一个向量场F，对其在曲线C上的积分。

第一类曲线积分的计算公式为：∫CF·dr=∫abF(x(t),y(t))·r'(t)dt其中，a和b为曲线C的参数范围，x(t)和y(t)为曲线C上点的参数方程，r(t)为C上对应点的位置向量，r'(t)为其对应点在曲线上的切向量，F(x,y)为一个二元向量函数。

需要注意的是，由于不同的参数方程对应的切向量r'(t)不同，因此在实际应用中可能需要通过对曲线进行参数化来确定正确的积分范围和积分方向。

第一类曲线积分在实际应用中具有广泛的应用。

例如，在物理学中，它可以用来计算电场或磁场在曲线上的沿程积分；在工程学中，它可以用来计算流体在曲线上的流量或者力对物体的作用积分等等。

因此，掌握第一类曲线积分的计算公式以及其在实际应用中的具体运用是非常重要的。

除了以上所介绍的第一类曲线积分，还有第二类曲线积分。

第二类曲线积分是指对参数曲线C，取定其上的标量函数f(x,y)和向量函数F(x,y)，对其在曲线C上的积分。

第二类曲线积分的计算公式为：∫CF·ds=∫abF(x(t),y(t))·r'(t)ds其中，ds表示曲线C上的线元素。

第二类曲线积分在实际应用中同样具有广泛的应用，例如在工程学中可以用来计算物体在曲线上的质心；在物理学中可以用来计算质点或者非定常电荷在曲线上的沿程积分。

总之，曲线积分在各个学科中都有着重要的应用，而第一类曲线积分的计算公式对于理解曲线积分的本质以及在实际运用中的具体应用都至关重要。

因此，我们建议大家认真学习并掌握这方面的知识，为以后的学习和工作打下坚实的基础。

高等数学之曲线积分的计算方法总结

⾼等数学之曲线积分的计算⽅法总结
在考研数学中，曲线积分数学⼀重要考点之⼀，每年必考，并且时常考⼀道⼤题和⼀道⼩题，因此⼀定要掌握其基本计算⽅法和技巧。

下⾯我总结第⼀类曲线积分和第⼆类曲线积分的⼀些基本的计算⽅法，供各位考⽣参考。

对弧长的线积分计算常⽤的有以下两种⽅法：
（1）直接法：
（2）利⽤奇偶性和对称性
平⾯上对坐标的线积分（第⼆类线积分）计算常⽤有以下四种⽅法：
（1）直接法
（2）利⽤格林公式
注：应⽤格林公式⼀定要注意以下两点：
a.P(x,y),Q(x,y)在闭区间D上处处有连续⼀阶偏导数
b.积分曲线L为封闭曲线且取正向。

（3）补线后⽤格林公式
若要计算的线积分的积分曲线不封闭，但直接法计算不⽅便时，此时可补⼀条曲线，使原曲线变成封闭曲线。

（4）利⽤线积分与路径⽆关性
题型⼀：对弧长的线积分（第⼀类线积分）
例1：
解法⼀：利⽤直⾓坐标⽅程计算
解法⼆：利⽤参数⽅程计算
题型⼆：对坐标的线积分（第⼆类曲线积分）计算
例2：
解题思路：本题中积分路径L为封闭曲线，⾸先考虑格林公式，容易验证被积函数在L围成区域上满⾜格林公式条件。

解：。

曲线积分的定义和计算方法

曲线积分的定义和计算方法曲线积分是微积分中的一个概念，用于计算沿曲线的向量场或标量场的总量。

在本文中，我们将详细讨论曲线积分的定义和计算方法。

一、曲线积分的定义曲线积分可以分为两种类型：第一类曲线积分和第二类曲线积分。

第一类曲线积分是计算向量场沿曲线的总量，而第二类曲线积分则是计算标量场沿曲线的总量。

1. 第一类曲线积分设曲线C的参数方程为R(t)=(x(t),y(t))，向量场F(x,y)=P(x,y)i+Q(x,y)j在曲线C上连续。

第一类曲线积分的定义如下：∮CF⋅dr=∫CabF⋅Tds其中，C表示曲线C上的点，a和b是参数的起始值和终止值，r表示位矢。

2. 第二类曲线积分设曲线C的参数方程为R(t)=(x(t),y(t))，标量场f(x,y)在曲线C上连续。

第二类曲线积分的定义如下：∮Cf⋅ds=∫Cabf⋅ds其中，C表示曲线C上的点，a和b是参数的起始值和终止值，s表示弧长。

二、曲线积分的计算方法曲线积分的计算可以通过参数方程或者参数化直线两种方法进行。

1. 参数方程计算法使用参数方程计算曲线积分时，首先需要确定曲线的参数方程，并将其代入曲线积分的定义式中。

然后，计算被积函数在参数范围内的取值，并对其进行积分。

2. 参数化直线计算法对于直线段，常用的方法是将其参数化为一个参数为t的函数，然后将其代入曲线积分的定义式中。

通过计算被积函数的取值，并对其进行积分，可以得到曲线积分的结果。

三、曲线积分的应用曲线积分广泛应用于物理学、工程学和应用数学等领域。

以下是曲线积分的一些应用示例：1. 对物体沿闭合路径的力学量的计算曲线积分可以用于计算物体沿闭合路径的力学量，例如质量、动量和角动量等。

通过对力与路径的积分，可以得到物体在闭合路径上的总力学量。

2. 电场的计算曲线积分可以用于计算电场的大小和方向。

通过沿着电场线进行曲线积分，可以确定电场的强度和方向，从而帮助解决与电场相关的问题。

3. 流体流动的计算曲线积分可以用于计算流体流动的特性，例如流速、流量和压力等。

曲线积分的计算总结

曲线积分的计算总结简介曲线积分是微积分中的重要概念，用于计算沿着曲线的函数值的累积。

本文总结了曲线积分的计算方法和基本原理。

1. 一元函数的曲线积分- 定义：一元函数沿着曲线的积分可以表示为∫f(ds)，其中 f 是函数，ds 是曲线元素。

- 计算方法：将曲线分为若干小段，然后将每个小段的函数值与曲线长度相乘，并对所有小段的结果求和即可。

- 示例：计算函数 y = x^2 在曲线 x = 0 到 x = 1 上的积分。

- 将曲线分为小段：[0,0.1],[0.1,0.2],...,[0.9,1]- 计算每个小段中函数值与曲线长度的乘积，并求和- 得到最终的积分结果2. 向量函数的曲线积分- 定义：向量函数沿着曲线的积分可以表示为∫F · dr，其中 F 是向量函数，dr 是微小位移的向量。

- 计算方法：将曲线分为若干小段，然后将每个小段上向量函数与微小位移的乘积求和即可。

- 示例：计算向量函数 F = <x, y> 在曲线 y = x^2 上的积分。

- 将曲线分为小段：[0,0.1],[0.1,0.2],...,[0.9,1]- 计算每个小段上向量函数与微小位移的乘积，并求和- 得到最终的积分结果3. 应用举例曲线积分在物理学、工程学和经济学等领域有广泛的应用，例如计算流体的涡量和物体的质心坐标等。

总结曲线积分是计算沿着曲线函数值的累积的方法，可以用于一元函数和向量函数。

通过将曲线分为小段，然后对每个小段的函数值或向量函数与曲线段长度的乘积进行求和，就可以计算曲线积分。

曲线积分在各个领域具有重要应用价值。

以上是曲线积分的计算总结。

参考资料：。

高等数学曲线积分和曲面积分总结

高等数学曲线积分和曲面积分总结
高等数学曲线积分和曲面积分是微积分领域中的重要概念,它们在实际应用中具有广泛的应用,例如在物理、工程、计算机科学等领域中都有重要的应用。

本文将对高等数学曲线积分和曲面积分的概念、计算方法和应用进行总结。

一、曲线积分的概念
曲线积分是指对一维曲线上的点的函数值求导的积分,也称为路径积分。

曲线积分的基本思想是通过对曲线上的点进行积分,得到曲线的面积或体积。

曲线积分的计算公式为:
∫Cf(x,y)dS = ∫∫∫Cf(x^TC(y), y^TC(z))dxdydz
其中,C是曲线,f(x,y)是曲线上的点值函数,T是曲线上的任意一点,S是曲线上的面积,z是曲线上的任意一点。

二、曲面积分的概念
曲面积分是指对三维曲面上的点的函数值求导的积分,也称为向量场积分。

曲面积分的基本思想是通过对曲面上的点进行积分,得到曲面的面积或体积。

曲面积分的计算公式为:
∫∫∫Sf(x,y,z)dsdV = ∫∫∫Sf(x^TS(y^TS(z)))dsdV
其中,S是曲面,f(x,y,z)是曲面上的点值函数,T是曲面上的任意一点,V是曲面上的任意体积,s是曲面上的任意法向量,dV是曲面上的任意体积法向量。

拓展:曲线积分和曲面积分在物理学中的应用
曲线积分和曲面积分在物理学中具有广泛的应用。

例如,在量子力学中,曲线积分被用来计算波函数的面积,而曲面积分被用来计算量子场论的场速可变的相对性原理。

在相对论中,曲线积分被用来计算相对论效应的积分,而曲面积分被用
来计算四维空间中的弯曲曲面。

高等数学第十章《曲线积分与曲面积分》

第十章曲线积分与曲面积分一．曲线积分的计算（1）基本计算1.第一类：对弧长线积分的计算(,)Lf x y ds ⎰关键是用曲线L:(),(),x t y t ϕψ=⎧⎨=⎩()t αβ≤≤做变量替换（被积函数，积分变元，积分范围）(,)[(),(,()Lf x y ds f t t βαϕψαβ=<⎰⎰例 L 为圆周221,x y +=则22xy Le ds +=⎰2e π 参数方程，曲线代入解 cos :(02)sin x L y θθπθ=⎧≤≤⎨=⎩ds d θθ==22x y Leds +=⎰202ed e πθπ=⎰例计算2⎰L x ds ，其中2222:(0)0⎧++=>⎨-=⎩x y z a L a x y . (8分)解由于 22222222::00⎧⎧++=+=⇒⎨⎨-=-=⎩⎩x y z a x z a L L x y x y 所以L 的参数方程可表示为:(02)sin θθπθ⎧=⎪⎪⎪=≤≤⎨⎪⎪=⎪⎩x L y t z a (3分)θθ==ds ad (2分) 故23222cos 22ππθθ==⎰⎰La a x ds ad(3分) 【例10.22】求⎰,式中L 为圆周22(0)x y ax a +=>解 L 的极坐标方程为:,(),cos 22L ds ad r a θθππθθθθ=⎧-≤≤==⎨=⎩则222cos 2a ad a ππθθ-=⋅=⎰⎰第二类：对坐标的线积分的计算关键是用曲线L:(),(),x t y t ϕψ=⎧⎨=⎩(:)t αβ→做变量替换（被积函数，积分变元，积分范围）''(,)(,){[(),()]()[(),()]()}LP x y dx Q x y dy P t t t Q t t t dt βαϕψϕϕψψ+=+⎰⎰例设L 为抛物线2y x =从点()0,0到()2,4一段弧，则()22Lx y dx -=⎰5615-注意微元，及参数方程的形式【例10.17】求2L ydx xdy x +⎰，其中L 是曲线ln y x =上从点(1,0)到点(,1)e 的一段弧. 解由ln y x =得1,ydx dy x e x==，故原式=1121002()|y y ydy e dy y e e +=+=⎰⎰⑵ 基本技巧① 利用对称性简化计算；对弧长的线积分，对称性同二重积分例计算3222(),Lx y ds L x y R 其中：++=⎰解：33()LLLx y ds xds y ds =+=0+⎰⎰⎰ 第一个L 关于y 对称，第二个L 关于x 对称【例10.15】求yL xe ds ⎰，其中L 是由cos (0)sin x a ta y a t =⎧>⎨=⎩所表示的曲线上相应于233t ππ≤≤的一段弧.解（法一）ds adt ==,故原式=22sin sin 3333cos |0a ta ta t e adt aeππππ⋅⋅==⎰.（法二）容易看出积分弧段关于y 轴对称，而被积函数是关于变量x 的奇函数，故0y Lxe ds =⎰【例10.18】求2()Lx y ds +⎰，其中L 为圆周222x y a +=.解由对称性得0Lxyds =⎰，故22222()(2)()2LLLLx y ds x xy y ds x y ds xyds +=++=++⎰⎰⎰⎰2223022LLa ds a ds a a a ππ=+==⋅=⎰⎰对坐标的线积分，对称性为，当平面曲线L 是分段光滑的，关于x 对称，L 在上半平面与下半平面部分的走向相反时，若P 对y 为偶函数，则，0LPdx =⎰奇函数，则12LL Pdx Pdx =⎰⎰。

§10.2 曲线积分的计算

x2 ds 1 (x2 y2 z2 ) ds
3
1 a2 ds 1 a22 π a
3
3
2 πa3 3
14
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思考: 例5中改为
, 如何
计算
解
令
X x 1 Y y 1 , Z z
则
:
X
2
Y2 Z2 X Y Z
a2 0
(X 1)2 ds
利用形心公式
t
• 对有向光滑弧 L : y (x) , x : a b
ab P[x, (x)] Q[x, (x)] (x)dx
26
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• 对空间有向光滑弧 :
x (t) y (t), t : z (t)
P[
(t
),
(t
)
,
(t)]
(t
)
Q[ (t), (t), (t)] (t)
解 L : y x2 (0 x 1)
1
0 x
1
x
1 4x2 dx
0
1 12
(1
4x
2
)
3
2
1 0
1 (5 5 1) 12
y B(1,1) y x2
L
O
1x
10
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例2 计算半径为 R ,中心角为的圆弧 L 对于它
的对称轴的转动惯量 I (设线密度 = 1).
y
y f (x)
ds
o a xxdxb x
6
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(2) 曲线弧由参数方程给出:
弧长元素(弧微分) :

大一高数曲线积分知识点总结

大一高数曲线积分知识点总结曲线积分是高等数学中的重要概念，它在物理学、工程学等应用领域中具有广泛的应用。

本文将对大一高数曲线积分的相关知识点进行总结和归纳，以帮助读者更好地理解和应用这一概念。

1. 曲线积分的概念曲线积分是将曲线上的函数与弧长进行运算的过程，可以理解为对曲线上各点的函数值进行加权求和。

在坐标系中，曲线可用参数方程或者显式方程表示。

曲线积分表示为∫f(x,y)ds，其中f(x,y)是被积函数，ds是弧长微元。

2. 第一类曲线积分第一类曲线积分是指曲线上某一位矢量场沿曲线弧段的积分。

设曲线的参数方程为r(t)=(x(t), y(t))，矢量场为F(x,y)=(P(x,y),Q(x,y))，则第一类曲线积分表示为∫F(x,y)·dr。

3. 第二类曲线积分第二类曲线积分是指曲线在向量场F作用下，质点在曲线上运动过程中的功。

设曲线的参数方程为r(t)=(x(t), y(t))，向量场F=(P(x,y), Q(x,y))，则第二类曲线积分表示为∫F(x,y)·ds。

4. 参数化与曲线的选择曲线积分的参数化可以是多种形式，常用的有直角坐标、极坐标和参数方程。

在实际应用中，合适的曲线参数化对于计算曲线积分有着重要的影响。

合理选择曲线参数化形式可以简化计算，提高效率。

5. 曲线积分的计算方法曲线积分的计算可以通过参数化曲线，然后对曲线上各点的函数值进行加权求和来实现。

对于第一类曲线积分，计算时需要将矢量场F沿曲线弧段进行分解，并计算其对应的微分。

对于第二类曲线积分，计算时需要对力场F在曲线上的切向分量进行积分。

6. 曲线积分的性质曲线积分具有一些重要的性质，包括线性性、可加性和保号性。

线性性指曲线积分对函数和常数的线性运算。

可加性指曲线积分在不同曲线段上的积分可以进行累加。

保号性指被积函数与弧长的乘积始终大于等于零。

7. 曲线积分的应用曲线积分在物理学、工程学等应用领域中有广泛的应用。

曲线积分曲面积分公式总结

曲线积分曲面积分公式总结曲线积分是在曲线上计算函数的积分，通常用来计算沿曲线的弧长、质量、电流等物理量。

曲线积分的公式为：1.第一类曲线积分：设曲线为C，参数方程为r(t) = (x(t), y(t), z(t))，函数为f(x, y, z)，则第一类曲线积分的公式为：∫[C] f(x, y, z) ds = ∫[a,b] f(r(t)) ||r'(t)|| dt其中，ds表示弧长元素，||r'(t)||表示曲线的切向量的模。

2.第二类曲线积分：设曲线为C，参数方程为r(t) = (x(t), y(t), z(t))，向量场为F(x, y, z) = (P(x, y, z), Q(x, y, z), R(x, y, z))，则第二类曲线积分的公式为：∫[C] F(x, y, z) · dr = ∫[a,b] F(r(t)) · r'(t) dt其中，·表示向量的点乘，dr表示位移向量，r'(t)表示曲线的切向量。

曲面积分是在曲面上计算函数的积分，通常用来计算流量、电通量等物理量。

曲面积分的公式为：1.第一类曲面积分：设曲面为S，参数方程为r(u, v) = (x(u,v), y(u,v), z(u,v))，函数为f(x, y, z)，则第一类曲面积分的公式为：∬[S] f(x, y, z) dS = ∬[D] f(r(u, v)) ||ru × rv|| du dv其中，dS表示面积元素，||ru × rv||表示曲面的法向量的模。

2.第二类曲面积分：设曲面为S，参数方程为r(u, v) = (x(u,v), y(u,v), z(u,v))，向量场为F(x, y, z) = (P(x, y, z), Q(x, y, z), R(x, y, z))，则第二类曲面积分的公式为：∬[S] F(x, y, z) · dS = ∬[D] F(r(u, v)) · (ru × rv)du dv其中，·表示向量的点乘，dS表示面积元素，ru和rv分别表示曲面参数u和v方向的偏导数。