大学数学知识点:曲线积分

时间:2021-01-14 15:33:13 大学数学 我要投稿

大学数学知识点:曲线积分

  在数学中,曲线积分或路径积分是积分的一种。积分函数的取值沿的不是区间,而是特定的曲线,称为积分路径。曲线积分有很多种类,当积分路径为闭合曲线时,称为环路积分或围道积分。下面是其相关内容,一起来学习下吧:

大学数学知识点:曲线积分

  基本简介:

  举例

  先看一个例子:设有一曲线形构件占xOy面上的一段曲线 ,

  设构件的密度分布函数为ρ(x,y),设ρ(x,y)定义在L上且在L上连续,求构件的质量。对于密度均匀的物件可以直接用ρV求得质量;对于密度不均匀的物件,就需要用到曲线积分,dm=ρ(x,y)ds;所以m=∫ρ(x,y)ds;L是积分路径,∫ρ(x,y)ds就叫做对弧长的曲线积分。

  定义

  设L为xOy平面上的一条光滑的简单曲线弧,f(x,y)在L上有界,在L上任意插入一点列M1,M2,M3…,Mn 把L 分成 n个小弧段ΔLi的'长度为ds,又Mi(x,y)是L上的任一点,作乘积f(x,y)i*ds,并求和即Σ f(x,y)i*ds,记λ=max(ds) ,若Σ f(x,y)i*ds的极限在当λ→0的时候存在,且极限值与L的分法及Mi在L的取法无关,则称极限值为f(x,y)在L上对弧长的曲线积分,记为:∫f(x,y)*ds ;其中f(x,y)叫做被积函数,L叫做积分曲线,对弧长的曲线积分也叫第一类曲线积分。

  (上述定义并不完全严谨,给出新的定义):在矢量场A中,任取一连接点P0与P1的光滑曲线c,此时向量OP0记作R0,向量OP1记作R1,用ΔR表示位于曲线C的切线上,以切点为始点而模 (其中ΔR为粗体)等于弧元ΔR的小矢量,作标积ΔU=A ΔR= ΔR,A是ΔR始点的矢量, 是A在弧的切线 上的投影。将所有弧元ΔR的标积相加,并使弧元数量无限制增加且使得每一弧元长度趋向于0,求U的极限,所以U=。我们称U为矢量A沿曲线c的曲线积分。

  类别

  曲线积分分为:对弧长的曲线积分 (第一类曲线积分)

  对坐标轴的曲线积分(第二类曲线积分)

  两种曲线积分的区别主要在于积分元素的差别;对弧长的曲线积分的积分元素是弧长元素ds;例如:对L的曲线积分∫f(x,y)*ds 。对坐标轴的曲线积分的积分元素是坐标元素dx或dy,例如:对L’的曲线积分∫P(x,y)dx+Q(x,y)dy。但是对弧长的曲线积分由于有物理意义,通常说来都是正的,而对坐标轴的曲线积分可以根据路径的不同而取得不同的符号。


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