高等數(shù)學備課資料:第十一章 曲線積分與曲面積分 02 第二節(jié) 第二類曲線積分
第二節(jié) 第二類曲線積分
分布圖示
★ 引例 變力沿曲線所作的功
★ 第二類曲線積分的概念
★ 空間曲線弧上的第二類曲線積分
★ 第二類曲線積分的性質
★ 第二類曲線積分的計算
★ 例1 ★ 例2 ★ 例3
★ 例4 ★ 例5
★ 內容小結 ★ 課堂練習
★ 習題11—2
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內容要點
一、引例:設有一質點在面內從點沿光滑曲線弧移動到點,在移動過程中,這質點受到力
(2.1)
的作用,其中,在上連續(xù). 試計算在上述移動過程中變力所作的功.
二、 第二類曲線積分的定義與性質:
平面上的第二類曲線積分在實際應用中常出現(xiàn)的形式是
性質1 設L是有向曲線弧, 是與L方向相反的有向曲線弧,則
;
即第二類曲線積分與積分弧段的方向有關.
性質2 如設由和兩段光滑曲線組成,則
.
三、第二類曲線積分的計算:
. (2.9)
如果曲線的方程為 起點為a, 終點為b,則
如果曲線的方程為 起點為c, 終點為d,則
例題選講
第二類曲線積分的計算
例1(E01)計算的值, 其中L分別為圖10-2-3中的路徑:
(1) 從到的直線;
(2) 從到再從到的折線;
(3) 從沿拋物線到
解 連接兩點的直線方程為對應于的方向,從變到
所以
(2) 從到的直線為從變到且又從到的直線為
從變到,且于是
(3) 化為對的定積分, 從變到1,于是
注: 本例表明,即使被積函數(shù)相同,起點和終點也相同,但沿不同的積分路徑的積分結果并不相等.
例2(E02)計算其中L為曲線上從到的一段?。▓D10-2-4).
解 (1) 化為對的定積分,
(2) 化為對的定積分, 從變到1.
注: 易見化為對的定積分計算較為簡單.
例3 計算,其中分別為圖10-2-5中的路線:
(1) 直線;
(2) 拋物線:;
(3) 折線.
解 (1) 直線的方程為對于的方向,參數(shù)從變到1,
于是
(2) 拋物線的方程為對于的方向,參數(shù)從1變到2,于是
(3) 在折線中,從1變到 2; 從1 變到 3.
注: 本例表明,如果被積函數(shù)相同,起點和終點也相同,沿著不同積分路徑的積分結果也可能相等.
例4(E03)計算為點至點的空間有向線段.
解 直線的方程為改寫為參數(shù)方程為
對應著起點,對應著終點
于是
例5(E04)求質點在力的作用下沿著曲線(圖10-2-6)
從點移動到點時所作的功.
解 注意到對于的方向, 參數(shù)從變到所以
課堂練習
1.計算其中L為與x軸所圍的閉曲線, 依順時針方向.
2. 計算其中是從點A(3, 2, 1)到點B(0, 0, 0)的直線段AB.