《对弧长曲线积分》ppt课件

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1、第十一章积分学定积分二重积分三重积分积分域区间域平面域空间域曲线积分曲线域曲面域曲线积分曲面积分对弧长的曲线积分对坐标的曲线积分对面积的曲面积分对坐标的曲面积分曲面积分曲线积分与曲面积分（按积分区域分类）积分区域积分区域定积分二重积分三重积分D曲线积分曲面积分一型：对弧长二型：对坐标一型：对面积二型：对坐标Stokes公式高斯公式格林公式1.多元函数积分学概况推广推广推广推广定积分解决了非均匀直线的质量二重积分解决了非均匀平面薄片的质量三重积分解决了非均匀空间物体的质量对弧长的曲线积分解决非均匀曲线的质量对坐标的曲线积分解决变力沿曲

2、线所作的功定积分还能解决变力沿直线所作的功第一节一、对弧长的曲线积分的概念与性质二、对弧长的曲线积分的计算法机动目录上页下页返回结束对弧长的曲线积分第十一章一、对弧长的曲线积分的概念与性质假设曲线形细长构件在空间所占弧段为AB,其线密度为“大化小,常代变,近似和,求极限”可得为计算此构件的质量,1.引例:曲线形构件的质量采用机动目录上页下页返回结束当线密度为常数时，此构件的质量曲线长度。设是空间中一条有限长的光滑曲线,义在上的一个有界函数,都存在,上对弧长的曲线积分,记作若通过对的任意分割局部的任意取点,2.定义下列“乘积和式

3、极限”则称此极限为函数在曲线或第一类曲线积分.称为被积函数，称为积分弧段.曲线形构件的质量和对机动目录上页下页返回结束如果L是xoy面上的曲线弧,如果L是闭曲线,则记为则定义对弧长的曲线积分为机动目录上页下页返回结束思考:(1)若在L上f(x,y)≡1,(2)定积分是否可看作对弧长曲线积分的特例?否!对弧长的曲线积分要求ds0,但定积分中dx可能为负.3.性质（k为常数)(由组成)(l为曲线弧的长度)机动目录上页下页返回结束二、对弧长的曲线积分的计算法基本思路:计算定积分（证略）定理:且上的连续函数,是定义在光滑曲线弧则曲线积

4、分求曲线积分根据定义机动目录上页下页返回结束确定变量转化为证点设各分点对应参数为对应参数为则机动目录上页下页返回结束说明:因此积分限必须满足(2)注意到弧微分因此上述计算公式相当于“换元法”.因此机动目录上页下页返回结束即要保证ds0，因此积分限就必须满足(1)(3)即被积函数f(x,y)应取在曲线上。如果曲线L的方程为则有如果方程为极坐标形式:则推广:设空间曲线弧的参数方程为则机动目录上页下页返回结束例1.计算其中L是抛物线与点B(1,1)之间的一段弧.解:上点O(0,0)机动目录上页下页返回结束例2.计算半径为R,中心角为的圆弧

5、L对于它的对称轴的转动惯量I(设线密度=1).解:建立坐标系如图,则机动目录上页下页返回结束例3.计算其中L为双纽线解:在极坐标系下它在第一象限部分为利用对称性,得机动目录上页下页返回结束例4.计算曲线积分其中为螺旋的一段弧.解:线机动目录上页下页返回结束例5.计算其中为球面被平面所截的圆周.解:由对称性可知机动目录上页下页返回结束思考:例5中改为计算解:令,则圆的形心在原点,故,如何机动目录上页下页返回结束例6.计算其中L为右半圆0yx以x为变量，所以必须分L=AC+CB,由于积分限必须满足上限大于下限所以有若不分，x的上

6、下限如何定？x由0到1，只表示A到C，x由0到0不行。而对所以由于因此有最后请注意这里L=AC+CB，也可L=BC+CA积分值不变若用极坐标：这表明改变方向其值不变，对弧长的曲线积分与方向无关，而后面将要介绍的对坐标的曲线积分则与方向有关。例7.计算其中为球面解:化为参数方程则机动目录上页下页返回结束例8.有一半圆弧其线密度解:故所求引力为求它对原点处单位质量质点的引力.机动目录上页下页返回结束内容小结1.定义2.性质(l是曲线弧的长度)机动目录上页下页返回结束3.计算•对光滑曲线弧•对光滑曲线弧•对光滑曲线弧机动目录上页下页返回

7、结束思考与练习1.已知椭圆周长为a,求提示:原式=利用对称性分析:机动目录上页下页返回结束2.设均匀螺旋形弹簧L的方程为(1)求它关于z轴的转动惯量(2)求它的质心.解:设其密度为ρ(常数).(2)L的质量而(1)机动目录上页下页返回结束故重心坐标为作业P1313(3),(4),(6),(7)5第二节目录上页下页返回结束备用题1.设C是由极坐标系下曲线及所围区域的边界,求提示:分段积分机动目录上页下页返回结束2.L为球面面的交线,求其形心.在第一卦限与三个坐标解:如图所示,交线长度为由对称性,形心坐标为机动目录上页下页返回结束