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各类重积分

2024-07-03 19:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

零、总结

问题集锦:

1、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。

2、

奇偶对称性的使用:①看积分区域   ②看被积函数替换后奇偶性

五个 —— 偶倍奇零:定积分、二重、三重、一线、一面

轮换对称性的使用:指坐标的轮换对称性,简单的说就是将坐标轴重新命名。

如果积分区间的函数表达不变,则被积函数中的x,y,z也同样作变化后,积分值保持不变。

但第二类平面上的曲线积分不同∫f(x,y)dx=-∫f(y,x)dy

3、上下限问题

定积分、二重积分、三重积分、第一类曲线积分、第一类曲线积分的下限永远小于上限。

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

z = f\left ( x ,y\right )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

z = f\left ( x ,y\right ) \geqslant 0,\left ( x ,y\right )\in D,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)—— 无侧面或侧面为柱面 ②切片法(先二后一)—— 旋转体

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

七、场论

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

李林高数讲义 b站心一学长

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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