概要:
在积分概念中,将积分区间是轴上的一个区间的情况称为"积分,物理意义是面积;
在积分概念中,将积分区间是平面内的闭区域的情况称为"双重积分,物理意义是体积;
在积分概念中,将积分区间是空间内的闭区域的情况称为"三重积分,物理意义是质量;
在积分的概念中,积分区间称为曲线,曲线积分(线的质量或变量沿有向曲线所做的功);
在积分的概念中,积分区间称为曲面闭区域,称为曲面积分,物理意义为曲面的质量或流体流向曲面一侧的流量,即 单位时间内流体流向一侧的总质量。
对面积的曲面积分: 1.形式定义
中选择所需的墙类型。 其中f(x,y,z )称为被积函数,称为积分曲面。
曲面分片光滑时,=12,有:
3358www.Sina.com/:面密度(3358www.Sina.com/) *小块曲面的面积总和。
2.解析
中选择所需的族。 其中Dxy表示曲面在xOy平面上的投影。
特定体积内的质量的度量: dS=:
详情请参阅百度百科
对坐标的曲面积分:3.计算法
流向指定侧的流量如下所示。
如果瓷砖光滑且有向曲面:=12,则为
曲面反向:
理解
如果面积区域位于上侧:
区域的拆除侧:
两种曲面积分的联系: http://www.Sina.com/: http://www.Sina.com /联系;
3358 www.Sina.com/: ds=n * ds=(dydz,dzdx,dxdy ),n=) cos,cos,cos)是点) x,y,z )处的单位法线向量。
高斯公式: http://www.Sina.com/: http://www.Sina.com /表示平面封闭区域中http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /的边界曲线
3358www.Sina.com/是空间封闭区域中的1.形式定义及其边界曲线上的3358www.Sina.com/;
2.计算法
一、其中,和的边界曲线整体的外侧。
二、其中,和的边界曲线整体的外侧。 cos、cos、cos是在点(x,y,z )的法线向量的方向余弦。
1.理解
用高斯公式计算曲面积分。 (法向量的方向余弦)
2.有向曲面元
1.概要其中,v对于n的偏导数表示函数v(x,y,z )沿着的外法线方向的方向导数。格林公式
3358 www.Sina.com/:二重积分对空间区域,例如g内的任意与所http://www.Sina.com /的区域都属于g
内时,为任一曲线积分的关系
>闭曲线 总可以 傻傻的摩托 一片 完全属于G的 曲面,则称: G 是 一维单连通区域;eg: 球面所围成的区域,既是二维单连通,又是 一维 单连通;
环面所围成的区域,是 二维单连通,但不是一维 单连通;
同心球 之间的区域 是一维单连通,但不是 二维单连通的。
2.曲面积分为零的充要条件:
在G 内 恒成立,G为 空间二维单连通区域。
通量与散度:1.通量(流量):
设 有向量场 A(x,y,z) = P(x,y,z)i+Q(x,y,z)j+R(x,y,z)k, n 为 有向曲面Σ 在点 (x,y,z) 的单位法向量, 则称 积分:
称为 向量场 A 通过 曲面 Σ 向着 指定侧 的通量(流量)。
2.高斯公式的物理意义:
公式右端: 速度场 v 通过 闭曲面 Σ 流向外侧的流体流量;
公式左端: 分布在 Ω内 的 流体源头 在单位时间内 所产生的 流体总质量。
3.通量密度(散度):
, 其中,V 表示闭区域Ω 的体积,1/V 表示 单位体积内 所产生的 流体质量的 平均值。
记作: div v(M), 即 div v(M) = 。 div v(M) 可看作: 稳定流动的不可压缩流体 在点M 的 源头强度。
4.一般散度:
对于一般的向量场: A(x,y,z) =P(x,y,z)i + Q(x,y,z)j+ R(x,y,z)k, 称为 向量场A 的散度, 记作: div A ,即: div A = . 利用 向量微分算子 ,A 的散度 div A 也 可表达为: Δ*A, 即 div A = Δ*A. 若 向量场 A 的散度 处处为 零, 称 向量场A 为 无源场。
斯托克斯公式1.概要:
格林公式 表达了 平面闭区域 上的 二重积分 与其 边界曲线上的 曲线积分之间的关系;
斯托克斯公式 把 曲面 Σ 上的 曲面积分 与 沿着Σ 的边界曲线 的 曲线积分 联系起来。
2.形式定义:
一. ,其中,τ 为 分段光滑的空间有向闭曲线,Σ 是 以 τ 为边界的分片光滑的 有向曲面, τ的正向 与 Σ 的侧 符合 右手规则。
右手规则: 当 右手 除 拇指外的 四指 依 τ 的 绕行方向时,拇指 所指 的方向 与 Σ 上 法向量的指向相同。
二.
三. ,其中,n = (cosα,cosβ,cosγ)为有向曲线Σ 在点(x,y,z)的单位法向量。
当 Σ表示 xOy上的一块平面闭区域的时候, 斯托克斯公式就变成了格林公式。 格林公式 是 斯托克斯 公式的一种特殊形式。
3.应用:
利用斯托克斯公式求 曲线积分。 (将 一重积分以特殊的方式 转化为二重积分)。
空间曲线与路径无关的条件:1.充要条件:
在G 内恒成立。
其中,G 是一维单连通区域。
2.全微分的充要条件:
此时有: ,其中 M0(x0,y0,z0)为 G内某一点。
环流量与旋度:1.环流量:
设有向量场: A(x,y,z)= P(x,y,z)i + Q(x,y,z)j + R(x,y,z)k, T 是 A 定义域内的 一条 分段光滑的 有向闭曲线,τ 是 T 在 点(x,y,z)处的单位切向量, 则积分:
称为: 向量场A 沿有向闭曲线 T 的环流量。
其具有这样的性质:
2.旋度(环量密度):
设有一向量场, A(x,y,z)= P(x,y,z)i + Q(x,y,z)j + R(x,y,z)k, 则 向量场: 称为: 向量场A 的旋度, 记作: rot A. 即 rotA =
利用向量微分算子 Δ, rot A可表示为: Δ*A, 即
rot A = Δ*A =
3.无旋场: 向量场A 的旋度 rot A 处处为零。
4.调和场: 一个无源 且 无旋 的 向量场 。
5.旋度的由来: blahblahblah... , 总之 就是跟 旋转角速度有点关系吧。 。。。
2019.3.21 补充:
曲面积分的对偶性: 不规则空间曲面表达式 在坐标系上投影的求法:1.将所投平面的 另一维 的元 消除。 如: 在xOy 平面的投影,则消掉 z;
2.令得到的式子(一个至多二维的表达式)为0,所代表的图形即是投影图形。
网路上的解释: