计算线积分 ∫ C F ⋅ d r 其中 F = ⟨ sin x , − 3 cos y , 5 x z ⟩ , C 是方程为 r ( t ) = ( − 2 t 3 , 2 t 2 , 3 t ) 的轨迹,且 0 ≤ t ≤ 1 。 ∫ C F ⋅ d r =
时间: 2023-11-25 22:07:54 浏览: 53
根据线积分的定义,有:
∫C F · dr = ∫_a^b F(r(t)) · r'(t) dt
其中,r(t) = (x(t), y(t), z(t)) 是曲线 C 上的参数方程,a 和 b 分别是参数 t 的起始值和终止值。
对于给定的曲线 r(t) = (-2t^3, 2t^2, 3t),有:
r'(t) = (-6t^2, 4t, 3)
因此,有:
|r'(t)| = sqrt((6t^2)^2 + (4t)^2 + 3^2) = sqrt(36t^4 + 16t^2 + 9)
将 r(t) 带入 F 中,得到:
F(r(t)) = (sin(-2t^3), -3cos(2t^2), 5(-2t^3)(2t^2)) = (-sin(2t^3), -3cos(2t^2), -20t^5)
因此,有:
F(r(t)) · r'(t) = (-sin(2t^3), -3cos(2t^2), -20t^5) · (-6t^2, 4t, 3)
= 6t^2 sin(2t^3) - 12t^3 cos(2t^2) - 60t^5
因此,可以计算线积分:
∫C F · dr = ∫_0^1 F(r(t)) · r'(t) dt
= ∫_0^1 (6t^2 sin(2t^3) - 12t^3 cos(2t^2) - 60t^5) dt
对于 ∫_0^1 6t^2 sin(2t^3) dt,可以进行变量代换 u = 2t^3,得到:
∫_0^1 6t^2 sin(2t^3) dt = ∫_0^2 sin(u) / (3u^(2/3)) du
这个积分没有解析解,需要使用数值积分方法进行计算。同理,对于 ∫_0^1 12t^3 cos(2t^2) dt 和 ∫_0^1 60t^5 dt,也可以进行变量代换和数值积分计算。
最终,可以得到线积分的近似计算值。
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