第二类曲线积分的计算

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1、第二类曲线积分的计算定义设,为定义在光滑或分段光滑平面有向曲线上的函数,对任一分割,它把分成个小弧段;其中=.记各个小弧段弧长为,分割的细度为,又设的分点的坐标为,并记,.在每个小弧段上任取一点,若极限存在且与分割与点的取法无关,则称此极限为函数,在有向线段上的第二类曲线积分,记为或也可记作或注:(1)若记=,则上述记号可写成向量形式:.(2)倘若为光滑或分段光滑的空间有向连续曲线,,,为定义在上的函数,则可按上述办法定义沿空间有向曲线的第二类曲线积分,并记为按照这一定义,有力场沿平面曲线从点到点所作的功为.第二类曲线积分的鲜明特征是曲线的方向性.对二类曲线积分有,定

2、积分是第二类曲线积分中当曲线为轴上的线段时的特例.可类似地考虑空间力场沿空间曲线所作的功.为空间曲线上的第二类曲线积分.与第一类曲线积分的区别首先要弄清楚两类积分的定义,简单地说,第一类曲线积分就是第二类曲线积分就是(1)这两种曲线积分的主要区别就在于,第一型曲线积分的积分中是乘的∆si,∆si是一小段弧的弧长,∆si总是正值;而第二类曲线积分和积分和中是乘的一段弧的x,y坐标的增量∆xi=xi-xi-1,∆yi=yi-yi-1,∆xi与∆yi是可正可负的。当积分的路径反向时,∆si不变,而∆xi与∆yi反号,因此第一类曲线积分不变而第二类曲线积分反号,在这一性质上,

3、第二类曲线积分与定积分是一样的。计算曲线积分的基本方法是利用的参数方程将其转化成定积分,但两类曲线积分有些不同。设曲线的参数方程为x=x(t)y=y(t)α≤t≤β则第一类曲线积分的计算公式为这里要注意α≤β,即对t的定积分中,下限比上限小时才有dt>0,也就有dt=dt,这样才有上述计算公式。这个问题在计算中也要特别注意。沿曲线上的点由A变到B,即t的下限α对应曲线积分的起点A,他的上限β对应曲线积分的起点A,t的上限β对应终点B。历年真题1、设曲线L:fx,y=1,f(x,y)具有一阶连续偏导数,过第二象限内的点M和第四象限内的点N,Γ为L上从点M到点N的一段弧,

4、则下列小于零的选项是(A)Γfx,ydx(B)Γfx,ydy(C)Γfx,yds(D)Γfx'x,ydx+fy'x,ydy(2007,数一,4分)【解析】设点M,N的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),则有题设可知Γfx,ydx=Γdx=x2-x1>0Γfx,ydy=Γdy=y2-y1<0Γfx,yds=Γds>0Γfx'x,ydx+fy'x,ydy=Γ0dx+0dy=0答案为B。2、计算曲线积分Lsin2xdx+2x2-1ydy,其中L是曲线y=sinx上从点(0,0)到点(π,0)的一段。(2008,数一,9分)【解析】Lsin2xdx+2x2-1ydy

5、=Lsin2xdx+2x2-1sinxcosxdx=Lx2sin2xdx=-x22cos2x0π+Lxcos2xdx=-π22+x2sin2x0π-120πsin2xdx=-π223、设L是柱面x2+y2=1与平面z=x+y的交线,从z轴正方向往z轴负方向看去为逆时针方向,则曲线积分Lxzdx+xdy+y22dz=(2011,数一,4分)【解析】采用斯托克斯公式直接计算Lxzdx+xdy+y22dz=z=x+yydydz+xdzdx+dxdy=x2+y2≤11-x-ydxdy=02πdθ011-rcosθ-rsinθrdr=π4、已知L是第一象限中从点(0,0)沿圆周

6、x2+y2=2x到点(2,0),再沿圆周x2+y2=4到点(0,2)的曲线段,计算曲线积分I=L3x2ydx+x3+x-2ydy(2012,数一,10分)【解析】I=Ly+zdx+z2-x2+ydy+x2y2dz=Ddxdy-20-2ydy=π2-45、已知L的方程z=2-x2-y2z=x,起点为A(0,2,0),终点为B(0,-2,0),计算曲线积分I=Ly+zdx+z2-x2+ydy+x2y2dz(2015,数一,10分)【解析】曲线L的参数方程为:x=cosθy=2z=cosθsinθI=Ly+zdx+z2-x2+ydy+x2y2dz=π2-π2-2sinθ+c

7、osθsinθ+2sinθ2cosθ-2sin2θcos2θsinθdθ=-2π2-π2sin2θdθ=22π

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