(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:
故.
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
在面上的投影区域为
则由向量点积法可得
应用2 计算,其中是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
在面上的投影区域为
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.