所以到此我们就将第一类曲面积分转换成了二重积分。最终结果如下,Dxy是S在xoy面上的投影,毕竟积分元素都换了,积分区域也是要换成对应的。
左边的二重积分式:D表示积分区域,按照上图就是xoy面上的区域,dσ是面积元素,其实也可以说是那些被分割的小矩形的面积。右式还是它的本质含义:
这里可以把z=z(x,y)改写成f(x,y,z)=z-z(x,y),再对每一个变量求偏导得出法向量,然后根据z坐标判断曲面的侧向
左式:L即弧段AB,ds为弧元素,也可以说是分割出的小弧段的长度。求小弧段的长度ds有个简单的技巧,就是利用直角三角形:
左边的三重积分公式:Ω是积分区域,包括了x轴上、y轴上、z轴上的区域,*表示体积元素,其实就是分割出的小柱体的体积,f(x,y,z)是密度函数,密度是随着下x、y、z的变化而变化的。右式是其实可以理解为对ρV的求和,得到
其实就是用直线连接AB两点,在水平方向和竖直方向分别做直线,构成一个直角三角形。因为第三步的取极限,这时可以把直线AB近似地看成Δs。
取极限令[a,b]区间无限细分下去,每个小长方形的宽趋近于0,这时所有小长方形的面积之和的极限就可以看作是曲边梯形的面积。即
对弧长的曲线积分,得出的结果的是曲线形构件的质量,m=ρV,这里的V代表曲线的长度,我们只需要计算出它的长度,再乘以密度函数即可。我们依旧按照之前的思路来展开。
二重积分在计算上是将其转化为两次定积分,但不能不理解它的本质含义。上面提到定积分的含义其实是求曲边梯形的面积,二重积分类似地,求的是曲顶柱体的体积。求体积的步骤还是类似的,依旧是“分割,求和,取极限”的思想。
,还有一种说法是它表示平面薄片的质量,感兴趣可以去看看,也有助于理解三重积分。注意:这里的积分区域是二维的,是在xoy面上的积分。
与第一类曲线积分类似,对x、y、z做积分比较麻烦,所以还是要将这三个变量化为参数方程,再代入上面积分式。得出来的结果就是:平面上的对坐标的曲线积分
那么dS也能够用这种表示方法,但是又因为dS在空间直角坐标系中一般是斜的,所以还需做进一步讨论。先上图(用word画的不容易啊)
又因为我们需要做积分计算,对x和y都积分不是很方便,于是我们将x、y都化成参数方程,只用一个参数来表示两个变量。即:
有话要说...