基于向量点积法求解对坐标的曲面积分

(整期优先)网络出版时间:2023-08-04
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基于向量点积法求解对坐标的曲面积分

黄朝强

(武警警官学院,四川成都 610000)

摘要:本文针对计算对坐标的曲面积分时提供了一种新的解法,有效避免了使用传统方法的繁杂计算,从而提高其计算效率。

关键词:对坐标的曲面积分;向量点积法

一、预备知识

在计算对坐标的曲面积分时,若沿三个坐标轴方向的分量都存在时,即

则要分别计算三个积分:,因此计算量较大,且不易理解。下面介绍求解对坐标的曲面积分的简便方法,向量点积法。

二、向量点积法

定理:已知曲面,则

其中:Σ 取上(下)侧,取正(负)号.

证明:设曲面为,则可得该曲面的单位法向量为

则有:

                   

    

.

此方法只需要投影到面,故能提高其计算效率。

三、简单应用

应用1 计算其中指向下侧.

解  由题可知,作出曲面的图,见图1  

  

图1

面上的投影区域为

则由向量点积法可得

  

应用2 计算,其中被平面所截部分的下侧.

解  由题可知,作出曲面的图,见图2  

图2

面上的投影区域为

则由向量点积法可得

四、结语

综上可知,相对于传统方法求对面积的曲面积分来说,向量点积法求解对面积的曲面积分能简便计算过程,从而有效提高计算效率。

参考文献:

[1]同济大学数学系编,高等数学[M],-7版,北京:高等教育出版社,2014,07.

[2]初颖.对坐标的曲面积分的几种方法[J].学园.2018,12.