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习题11-1 对弧长的曲线积分
1.计算下列对弧长的曲线积分:
(1),其中为圆周,直线及轴在第一象限内所围成的扇形的整个边界;
(2),其中为折线,这里、、、依次为点、、、;
(3),其中为摆线的一拱,.
2.有一段铁丝成半圆形,其上任一点处的线密度的大小等于该点的纵坐标,求其质量。
解 曲线的参数方程为
依题意,所求质量
习题11-2 对坐标的曲线积分
1.计算下列对坐标的曲线积分:
(1),其中是抛物线上从点到点的一段弧;
(2),其中为圆周(按逆时针方向绕行);
(3),其中是从点到点的一段直线;
(4),其中为有向闭折线,这里、、依次为点、、;
2.计算,其中是:
(1)抛物线上从点到点的一段弧;
(2)从点到点的直线段;
(3)先沿直线从点到点,然后再沿直线到的折线;
(4)曲线,上从点到点的一段弧。
3.把对坐标的曲线积分化成对弧长的曲线积分,其中为:
(1)在面内沿直线从点到点;
(2)沿抛物线从点到点;
(3)沿上半圆周从点到点.
4.设为曲线,,上相应于从变到的曲线弧,把对坐标的曲线积分化成对弧长的曲线积分。
习题11-3 格林公式及其应用
1. 利用曲线积分,求星形线,所围成的图形的面积。
2.计算曲线积分,其中为圆周,的方向为逆时针方向。
3. 证明曲线积分在整个面内与路径无关,并计算积分值。.
4.利用格林公式,计算下列曲线积分:
(1),其中为三顶点分别为、和的三角形正向边界;
(2),其中是在圆周上由点到点 的一段弧。
5.验证下列在整个平面内是某一函数的全微分,并求这样的一个:
(1);
(2)
6.计算,其中为由点到点的曲线弧
解
原积分与路径无关, 故原式
习题11-4 对面积的曲面积分
1. 计算曲面积分,其中为抛物面在面上方的部分。
2.计算下列对面积的曲面积分:
(1),其中为平面在第一卦限中的部分;
(2),其中为球面上的部分;
3.求抛物面壳的质量,此壳的面密度为.
4.计算,其中为锥面及平面所围成的区域的整个边界曲面。
解 , ,在上,
,在面的投影为
在上,,在面的投影为
习题11-5 对坐标的曲面积分
1.计算下列对坐标的曲面积分:
(1),其中为球面的下半部分的下侧.
(2),其中为连续函数,是平面在第四卦限部分的上侧;
2.把对坐标的曲面积分化成对面积的曲面积分,其中
(1)是平面在第一卦限的部分的上侧;
(2)是抛物面在面上方的部分的上侧;
习题11-6 高斯公式
1.利用高斯公式计算曲面积分:
(1),其中为平面,,,,,所围成的立体的表面的外侧.
(2),其中是界于和之间的圆柱体的整个表面的外侧;
(3),其中为平面,,,,,所围成的立方体的全表面的外侧;
2.计算曲面积分,其中是曲面的外侧.
解 添加平面,取上侧,使构成封闭,应用高斯公式地
习题11-7 斯托克斯公式
1.利用斯托克公式,计算下列曲线积分:
(1),其中为圆周,,若从轴的正向看去,这圆周是取逆时针方向;
(2),其中为圆周,,若从轴正向看去,这圆周是取逆时针方向;
(3),其中为圆周,,若从轴正向看去,这圆周是取逆时针方向;
复习题十一
1.计算下列曲线积分:
(1),其中为圆周;
(2),其中为摆线,上对应从到的一段弧;
(3),其中为上半圆周, 沿逆时针方向;
2.计算下列曲面积分:
(1),其中是界于平面及之间的圆柱面;
(2),其中为锥面
的外侧.
(3),其中为半球面上侧.
3.证明:在整个平面除去的负半轴及原点的区域内是某个二元函数的全微分,并求出一个这样的二元函数。
4. 计算曲线积分,其中是边长为4,原点为中心的正方形边界,方向为逆时针方向。
解法一
在内作一圆:,方向逆时针
由格林公式有
=
:
法二: 由参数法将得积分代入四部分之和
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