首頁 考研數學一本通(高等數學分冊)

1.2兩類曲線積分

考試要點剖析

一、理解兩類曲線積分的概念,了解兩類曲線積分的性質及關係,掌握計算兩類曲線積分的方法.

1. 對弧長的線積分(第一類曲線積分)

 定義:設L為xOy麵內的一條光滑曲線弧,函數f(x,y)在上L有界,在L上任意插入n-1個點M1,M2,…,Mn-1把L分成n個小段,設第i個小弧段的長度為Δsi,又(ξi,ηi)為i個小段上任意取定的一點,作乘積,並作和∑ni=1f(ξi,ηi)Δsi,如果當各小弧段長度的最大值λ→0時,這和的極限總存在且唯一,則稱此極限為函數f(x,y)在曲線弧上對弧長的曲線積分或第一類曲線積分,記作∫Lf(x,y)ds,即∫Lf(x,y)ds=limλ→0∑ni=1f(ξi,ηi)Δsi,類似地可定義∫Lf(x,y,z)ds=limλ→0∑ni=1f(ξi,ηi,ζi)Δsi(空間曲線)

 性質:(1) ∫L[k1f(x,y)±k2g(x,y)]ds=k1∫Lf(x,y)ds±k2∫Lg(x,y)ds

(2) ∫L=L1+L2f(x,y)ds=∫L1f(x,y)ds+∫L2f(x,y)ds;

(3) ∫Lds=L的長度,∫Γds=Γ的長度.

 計算:

1) 直接法

(1) 若L:x=x(t)

y=y(t),α≤t≤β,則∫Lf(x,y)ds=∫βαf[x(t),y(t)]x′2(t)+y′2(t)dt

(2) 若L:y=y(x),a≤x≤b,則∫Lf(x,y)ds=∫baf[x,y(x)]1+y′2(x)dx

(3) 若L:ρ=ρ(θ),α≤θ≤β,則∫Lf(x,y)ds=∫βαf(ρcosθ,ρsinθ)ρ2+ρ′2dθ

2) 利用奇偶性與對稱性

(1) 若積分曲線L關於y軸對稱,則

∫Lf(x,y)ds=2∫Lx≥0f(x,y)ds

0,f(x,y)關於x是偶函數

f(x,y)關於x是奇函數

(2) 若積分曲線L關於x軸對稱,則

∫Lf(x,y)ds=2∫Ly≥0f(x,y)ds

0,f(x,y)關於y是偶函數

f(x,y)關於y是奇函數

(3) 若積分曲線L關於直線y=x對稱,則∫Lf(x,y)ds=∫Lf(y,x)ds,

特別地∫Lf(x)ds=∫Lf(y)ds

【注】對空間線積分∫Lf(x,y,z)ds,通常化為定積分計算,即設曲線L的方程為