零、总结
注:什么时候可以带入边界方程?
二重积分、三重积分不可以用代入法;曲线积分,曲面积分是可以用的.
一般来讲,重积分(无论是二重/三重的)都不能把区域方程代入被积函数;
曲线/曲面积分(无论是第一类/第二类)都能把曲线/曲面方程代入被积函数.
所以说,当你利用格林公式或斯托克斯公式以后,要注意,这时候就不能用代入法
二重积分三重积分是对一个区域积分,其方程是指这个区域的边界而不是表达式。线积分和面积分是对一个线或面积分,给出的方程,积分里的每一个点都符合该方程,所以可以代入。
1、各类积分起源
定积分的概念从计算“曲边梯形的面积”等问题引入
二重积分从计算“曲顶柱体体积”引入
三重积分则是从求“三维空间中的有界物体的质量”引入的
第一类曲线积分从求“物质曲线的质量”中引入
第二类曲线积分从计算“力场做功问题”引入
第一类曲面积分从求“物质曲面质量问题”引入
第二类曲面积分则是从“讨论流量问题”引入
2、各类积分之间的关系
定积分、重积分、线积分、面积分之间的关系
牛顿莱布尼兹公式、格林公式、高斯公式、斯托克斯公式之间的关系
一、二重积分(曲顶柱体体积,平面薄片质量)
1、二重积分的定义
设是定义在平面有界闭区域D上的有界函数,则
定积分 | 二重积分 |
---|---|
区间内一点函数值乘小区间长度 | 区域内一点函数值乘小区域面积 |
定积分是一个和式的极限 | 二重积分是一个和式的极限 |
用定积分定义求和式的极限会考 | 用二重积分定义求和式极限不会考 |
2、二重积分的几何意义
设 ,则曲顶柱体的体积
3、二重积分的物理意义
4、性质
5、对称性
① 奇偶性
② 轮换对称性
6、计算
①直角坐标系下
② 二重积分的换元法
③极坐标系
二、三重积分(几何体质量)
1、定义
2、物理含义
3、对称性
①奇偶对称性
②轮换对称性
4、性质
5、计算
①投影法(先一后二)
②切片法(先二后一)
③三重积分的换元法(大纲不做要求)
④柱面坐标法
⑤球面坐标法
6、应用(体积、质心坐标、转动惯量)
三、第一类曲线积分(光滑曲线的质量,对弧长的积分)
1、定义
2、物理含义
3、对称性
4、性质
5、计算
6、应用(弧长、曲线质心坐标、转动惯量)
四、第一类曲面积分(曲面质量、可求曲面面积)
1、定义
2、物理含义
dS是什么?
3、几何含义
4、性质
5、对称性
①奇偶对称性
② 轮换对称性
6、计算 (投影算二重积分)
7、应用(曲面面积、曲面质心坐标、转动惯量)
五、第二类曲线积分(做功)
1、变力沿曲线做功
2、定义
3、性质
4、两类曲线积分的关系
5、对称性
① 奇偶对称性
个人认为实际上就是看做功方向与大小正负是否抵消。
6、第二类曲线积分的计算公式(参数化,起对起 终对终)
7、格林公式 ※※※❤(沿有向闭曲线积分)
①区域
②公式(对单连通和复连通均成立)
8、平面上曲线积分与路径无关的条件(单连通)
9、全微分方程
10、平面第二类曲线积分问题总结
六、第二类曲面积分(流量)
1、定义
2、性质
3、 两类曲面的关系
4、对称性
5、计算
①投影法(算二重,注意正负号)
【说明】第二类曲面积分的计算与第一类曲面积分相比,有相同点,也有不同点:
②转换公式法
③高斯公式法(单连通、复连通均成立)
6、斯托克斯公式
1、向量场的散度
①通量
②散度
③散度在直角坐标系下的的计算
④散度的运算法则
2、向量场的旋度
①环量
②环量密度
③环量密度的计算
④旋度
⑤旋度的运算法则
3、几种特殊的场
参考来源
多元微积分——曲线、曲面积分的几何、物理意义,以及积分间的联系 - 知乎
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