曲線積分的計算方法如何來記憶
來自專欄 fulyMath
聲明:本文為原創文章,首發於微信公眾號「湖心亭記」
篇文章還是為了回答一個學生問的問題。就是曲線積分公式那麼複雜,情況多種,怎麼去記住他們呢?今天我就來好好講一下這個問題。相信一直記不住曲線積分計算公式得同學看了一定會有驚喜收穫的。好了,廢話不多說,老師就把自己的幹活無私分享給有需要的同學吧。用心做數學教育,我一直在堅持。
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首先我把教材上的曲線積分公式給原原本本的貼出來。大家看下情況還是挺多的。如下:
1、對弧長的曲線積分(第一類)
(1)如果L由y=y(x)給出,x屬於[a,b]
(2)如果L由x=x(y)給出,y屬於[c,d],
(3)如果L由 ,
2、對坐標的曲線積分(第二類)
(1)如果L由y=y(x)給出,x屬於[a,b]
(2)如果L由x=x(y)給出,y屬於[c,d],
(3)如果L由 ,
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好了,只是貼個公式,就佔用了那麼多篇幅,看來計算公式真的夠冗長的。其實大家仔細觀察上面的公式,無論第一型曲線積分還是第二型曲線積分,都只需要記住第三種情況就行了,因為前兩種都是第三種的特殊形式。那麼這就是今天我要介紹的簡單方法??哈哈,當然不是,我要介紹的比這個還簡單。
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好了,不說廢話。直接上乾貨。
一、第一類曲線積分的計算記憶方法
只需要記住這個式子:
關於這個式子是怎麼推導出來的,限於篇幅就不講了,基礎差的直接看課本就能找到推導過程。
那麼記住這個公式後,題目中的積分曲線是什麼形式,我們就直接代入這個公式就行了,然後將積分變數的上下限寫上去就可以了。代入的時候需要注意d表示的是求微分的運算就可以了,比如d(2x)=2dx。
舉一個例子吧。
例 計算 其中L為
(1)曲線y=x+1上在(0,1)到(1,2)之間的一段弧
(2)曲線x=2y-1上在(-1,0)到(1,2)之間的一段弧
解(1)
(2)
大家看,根本不用死記硬背那三種情況的計算公式,直接代入是不是很方便呢?!
二、第二類曲線積分的計算記憶方法
第二類曲線積分計算的更簡單,我告訴大家,根本不用去記憶上面的公式。怎麼計算呢?四個字:直接代入。
也就是說,只需要將曲線方程直接代入積分表達式,是誰,就把積分積分表達式里的這個變數全部替換即可。但是要注意最後是起點為積分上限,終點為積分下限。下面舉例說明。
例 計算曲線積分 其中L為(1)拋物線 上從(0,0)到(1,1)的一段弧
(2)拋物線 上從(1,1)到(0,0)的一段弧
解:(1)
因為曲線以 的形式給出,所以直接代入曲線形式,將積分裡面所有的y都替換成
,包括dy中的y(但要注意這個時候要求微分)。最後再確定好積分上下限積分。如下:
(2)
因為曲線以 的形式給出,所以直接代入曲線形式,將積分裡面所有的x都替換成 ,包括dx中的x(但要注意這個時候要求微分)。最後再確定好積分上下限即可。如下:
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好了,這篇文章看似篇幅這麼長,其實就說了兩個基本的問題。總結下:
第一類曲線積分計算方法:
(1)記住公式
(2)直接代入曲線方程。該求微分求微分,該確定積分上下限就確定積分上下限即可。
第二類曲線積分計算方法:
(1)直接代入曲線方程
(2)確定積分上下限直接計算即可。
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