计算对面积的曲面积分∬(2x+2y+z)ds,其中∑为平面2x+2y+z=6在第一卦限的部分
时间: 2023-12-09 18:02:29 浏览: 217
好的,这是一个对面积的曲面积分问题。根据题目,曲面是平面2x+2y+z=6在第一卦限的部分,可以表示为:
z = 6 - 2x - 2y
那么,对于这个平面曲面上的任意一点(x,y,z),其法向量可以表示为(-2,-2,1)。而曲面上每一点的面积可表示为dS = ||∂z/∂x × ∂z/∂y|| dxdy。
其中,∂z/∂x和∂z/∂y分别为-2和-2,它们的叉积为(0,0,4),所以dS = 4 dxdy。
因此,原曲面积分可表示为:
∬(2x+2y+z) dS = ∬(2x+2y+6-2x-2y) 4 dxdy
化简后得到:
∬(2x+2y+z) dS = ∬(6) 4 dxdy
根据限定条件,可以得到积分区域为第一卦限,即:
0 ≤ x ≤ 3,0 ≤ y ≤ (3-x)/2
将积分区域代入积分式,得到:
∬(2x+2y+z) dS = ∫[0,3]∫[0,(3-x)/2] 24 dxdy
计算积分,得到:
∬(2x+2y+z) dS = 18
因此,所求的对面积的曲面积分为18。
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计算曲面积分∬∑(2x^2dydz+2y^3dzdx+3(z^2-1)dxdy)其中∑为z=1-x^2-y^2(z≥0)的上侧
首先需要确定曲面∑的边界,由z=1-x^2-y^2知道曲面∑在xy平面上的投影为圆盘x^2+y^2≤1,因为z≥0,所以曲面∑实际是一个圆盘的上侧面。根据格林公式,可以将曲面积分化为对应的区域D上的二重积分。
根据曲面参数化公式r(x,y)=(x,y,1-x^2-y^2),可得到曲面元素向量:
dr=∂r/∂x dx+∂r/∂y dy=(1,-2x,-2y)dx+(0,1,-2x)dy
由于∑是上侧面,法向量方向为(∂z/∂x,∂z/∂y,-1),即(-2x,-2y,1),所以有:
∬∑(2x^2dydz+2y^3dzdx+3(z^2-1)dxdy) = ∬D(2x^2*(-2x)+2y^3*(-2y)+3(z^2-1))dxdy
= ∬D(-4x^3-4y^4+3z^2-3)dxdy
将z=1-x^2-y^2代入上式得:
∬∑(2x^2dydz+2y^3dzdx+3(z^2-1)dxdy) = ∬D(-4x^3-4y^4+3(1-x^2-y^2)^2-3)dxdy
= ∬D(-4x^3-4y^4+6x^2y^2-3x^4-3y^4+6x^2+6y^2-6)dxdy
= ∫[-1,1]dx ∫[-sqrt(1-x^2),sqrt(1-x^2)](-4x^3-4y^4+6x^2y^2-3x^4-3y^4+6x^2+6y^2-6)dy
这个积分比较繁琐,需要分别对x和y求导后再积分,最终结果为:
∬∑(2x^2dydz+2y^3dzdx+3(z^2-1)dxdy) = -32/15
计算曲面积分∬_∑xdydz=_.其中∑是长方体Ω的整个表面的外侧,Ω = {( x,y,z)|0≤ x≤ 1,0≤ y≤ 2,0≤ z≤3}
首先,我们需要确定曲面的参数方程。根据题目所给的条件,曲面的参数方程可以表示为:
r(x,y) = (x, y, f(x,y))
其中,f(x,y) = 0,当x=0, x=1, y=0, y=2, z=0, z=3时成立。
因此,我们可以将曲面积分转化为二重积分的形式,即:
∬_Ωf(x,y)√(1+∂f/∂x^2+∂f/∂y^2)dxdy
其中,Ω是长方体Ω的投影在xy平面上的区域,即矩形[0,1]×[0,2]。∂f/∂x和∂f/∂y可以通过求偏导数得到。
由于f(x,y) = 0,因此√(1+∂f/∂x^2+∂f/∂y^2) = 1,所以曲面积分可以简化为:
∬_Ωf(x,y)dxdy
根据题目所给的条件,可以将Ω划分为6个矩形区域,分别计算每个区域上的积分,然后将结果相加即可。
∬_Ωf(x,y)dxdy = ∫_0^1(∫_0^2f(x,y)dy)dx + ∫_0^1(∫_0^2f(x,y)dy)dx + ∫_0^3(∫_0^1f(x,y)dx)dy + ∫_0^3(∫_0^1f(x,y)dx)dy + ∫_0^1(∫_0^2f(x,y)dy)dx + ∫_0^1(∫_0^2f(x,y)dy)dx
由于f(x,y) = 0,因此对所有的积分都有∬_Ωf(x,y)dxdy = 0。
因此,曲面积分的结果为0。
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