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线积分你了解多少?线积分就是求表面下沿特定曲线的面积

时间:2014-04-27

线积分的重要性在于其应用,用线积分能计算变力沿空间路径所作的功,和流体沿曲线和越过边界流动的速率我们知道二重积分是计算给定表面下的体积现在呢我

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线积分的重要性在于其应用,用线积分能计算变力沿空间路径所作的功,和流体沿曲线和越过边界流动的速率

我们知道二重积分是计算给定表面下的体积

现在呢我们可以用X,Y沿着某曲线C的路径来计算其表面的积分,

或者理解为:X,Y表示f(x,y)的宽度,f(x,y)表示为高度,这就表示为表面下的区域沿着特定的路径的积分,也就是表面下沿曲线C的面积,可以想象下这与一元微积分求面积的有什么区别?

二重积分的变量都是独立出来的,但线积分却被曲线C限制了,正因为如此,两个变量不再被独立对待,所以将整个事物简化为一个变量

而曲线C对应两个单独的方程式,而X,Y都取决于新变量T,这就是我们所说的参数方程

对于参数方程的原理如下图,很容易绘制对应的函数图形

为什么参数方程对线积分如此有用呢?因为我们利用参数方程,可以将积分中的dS写成

这表示沿着曲线C的两个点之间的无穷小间隔,且增量改为参数t,现在我们知道了这一点,我们的积分是关于t的,所以我们可以将积分表示成

因此给定曲面f(x,y)和曲线C,我们必须采用参数的导数,并将所有的内容都插入到该方程式中

如下这个例子,形象的说明了计算线积分的原理过程,这是沿着曲线C在表面f(x,y)=2x下的面积

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