—道小有意思的曲面積分

2021-02-20 數學upupup

高斯公式是解決曲面積分問題的經典方法,但在使用高斯公式時應該注意一些常見問題(例如曲面未閉合;曲面包裹積分無意義點即有奇點;被積函數P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)在曲面上是否具有一階連續偏導等)。高斯公式一般被用於計算對坐標的曲面積分,同樣也可以利用高斯公式計算對面積的曲面積分。在計算曲面積分時也可同時使用高斯公式和直接計算(即將曲面分區),在運用高斯公式時注意適用條件,注意下面幾個方面:

①先觀察積分域是否閉合,如果不閉合,那麼利用補面使其閉合(所補面一般為平面或特殊曲面);
②注意閉合區域內一階偏導是否連續,如果不連續,找出奇點,用補面的方法挖掉奇點;
③注意題目條件給定曲面是曲面內側還是曲面外側。

高斯公式計算曲面積分時的步驟:

1)根據題目已知條件繪製曲面圖形

2)觀察曲面是否閉合及是否存在奇點

3)若曲面閉合且不存在奇點,可直接利用高斯公式計算(注意曲面內外側);若所給曲面閉合但存在奇點,利用挖孔補面的方法去掉奇點,然後再利用高斯公式進行計算;若曲面不閉合且不存在奇點,可直接補面然後利用高斯公式計算(注意曲面內外側);若曲面不閉合且不存在奇點,利用直接補面的方法去掉奇點然後用高斯公式計算曲面積分;

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