人人范文网 范文大全

七大积分总结

发布时间:2020-03-03 05:54:25 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

七大积分总结

一. 定积分

1.定积分的定义:设函数f(x)在[a,b]上有界,在区间[a,b]中任意插入n-1个分点:a=x0

Sf(i)xi

i1n记λ=max{△x1, △x2, △x3„„, △xn},若不论对[a,b]怎样分法,也不论在小区间[xi-1,xi]上点ξi怎样取法,只要当λ→0时,S的极限I总存在,这时我们称I为函数f(x)在区间[a,b]上定积分(简称积分),记做:

baf(x)dxIlimf(i)xi

0i1n其中f(x)称为被积函数,f(x)dx称为被积表达式,x称为积分变量,a称为积分下限,b称为积分上限,[a,b]称为积分区间,

f()xii0ni称为积分和。

如果f(x)在[a,b]上的定积分存在,则称f(x)在[a,b]上可积。 关于定积分的定义,作以下几点说明:

(1) 积分值仅与被积函数及积分区间有关,而与积分变量的字母记法无关,即af(x)dxaf(t)dtaf(u)du。 (2) 定义中区间的分法与ξi的取法是任意的。

(3) 定义中涉及的极限过程中要求λ→0,表示对区间[a,b]无限

bbb细分的过程,随λ→0必有n→∞,反之n→∞并不能保证λ→0,定积分的实质是求某种特殊合式的极限: 例:0f(x)dxlimf() (此特殊合式在计算中可以作为ni11ni1nn公式使用) 2.定积分的存在定理

定理一

若函数f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上可积。 定理二

若函数f(x)在区间[a,b]上有界,且只有有限个间断点,则f(x)在区间上可积。 3.定积分的几何意义

对于定义在区间[a,b]上连续函数f(x),当f(x)≣0时,定积分

baf(x)dx在几何上表示由曲线y=f(x),x=a,x=b及x轴所围成的曲边梯形的面积;当f(x)小于0时,围成的曲边梯形位于x轴下方,定积分af(x)dx在几何意义上表示曲边梯形面积的负值。若f(x)在区间上既取得正值又取得负值时,定积分的几何意义是:它是介于x轴,曲线y=f(x),x=a,x=b之间的各部分曲边梯形的代数和。 4.定积分的性质

线性性质(性质

一、性质二)

性质一

a[f(x)g(x)]dxaf(x)dxag(x)dx 和差的积分等于积分的和差;

性质二

akf(x)dxkaf(x)dx (k是常数)

性质三

对区间的可加性 不管a,b,c相对位置如何,总有等式 bbbbbb baf(x)dxf(x)dxf(x)dx

accb性质四 如果在区间[a,b]上,f(x)≡1,则af(x)dxba 性质五(保号性) 如果在区间[a,b]上,f(x)≣0,则af(x)dx0 推论一

设f(x)≢g(x),x∈[a,b],则af(x)dxag(x)dx 推论二 af(x)dxaf(x)dx (a

性质七(定积分中值定理) 设函数f(x)在区间[a,b]上连续,则在积分区间[a,b]上至少有一点ξ使得下式成立:

bbbbbbbbaf(x)dxf()(ba) (本性质可由性质六和介值定理一块证得)

5.积分上限函数及其导数

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,若x为区间[a,b]上任意一点,则 f(x)在区间[a,x]上定积分为af(x)dx,此时x既表示积分变量又表示积分的上限,但两者的含义不同,因为定积分与积分变量的激发无关,故可改用其他符号,可用t表示积分变量,则上面的积分可写成

xxaf(t)dt,该积分会随着X的取定而唯一确定,随X的变化而变化。x所以积分af(t)dt是定义在区间[a,b]上关于x的一个函数,记做 Φ(x): Φ(x)=af(t)dt (a≢x≢b) 并称该函数为积分上限函数或积分变上限函数,它具有下面定理所指出的重要性质:

定理一 如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则积分上限函数Φ(x)在区间[a,b]上可导,且导数为

xdxΦ(x)=af(t)dtf(x) (a≢x≢b)

dx‘定理二(原函数存在定理) 如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则函数Φ(x)就是f(x)在区间[a,b]上的一个原函数。

定理二肯定了连续函数的原函数是存在的,揭示了积分学中的定积分与原函数之间的联系。

定理三

如果函数f(t)在区间I1上连续,a(x),b(x)在区间I2上都可导,并且f[a(x)],f[b(x)]构成I2上的复合函数,则 F(x)=a(x)f(t)dt在I2上可导,且 F‘(x)=db(x)’’f(t)dt=f[b(x)]·b(x)-f[a(x)]·a(x) a(x)dxb(x)6.牛顿-莱布尼茨公式

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,函数F(x)是f(x)的一个原函数,则有af(x)dx=F(b)-F(a),这个公式称为牛顿-莱布尼茨公式。 次公式揭示了定积分与原函数之间的关系,它表明:一个连续函数在区间[a,b]上的定积分等于它的任意一个原函数在区间[a,b]上的增量,而原函数的全体就是不定积分,故该公式将求定积分与不定积分联系起来了,又叫做微积分基本公式,在计算中常用到。 7.定积分的常见积分方法 换元法

如果函数f(x)在区间[a,b]上连续且函数x=(t)满足下列条件: (1)(α)=a,(β)=b; (2)在区间[α,β]上(t)具有连续导数且其值域R[a,b], 则有af(x)dxf[(t)]\'(t)dt ,此公式称为定积分的换元公式。 bb注意:换元必换限,即用x=(t)把积分变量x换成t时,积分限一定要换成相应于新积分变量t的积分限;

另外此公司反过来也可以用:f(t)dtaf[(x)]\'(x)dx,其中

(a),(b)

b定积分中的对称奇偶性:

若f(x)在区间[-a,a]上连续,则: (1) 当f(x)为奇函数时,af(x)dx=0 (2) 当f(x)为偶函数时,af(x)dx20f(x)dx 三角函数的定积分公式: 设f(x)在[0,1]上连续,则:

(1)f(sinx)dxf(cosx)dx;(2)0xf(sinx)dx周期函数的定积分公式:

如果T是连续函数f(x)的周期,则a分部积分法

若函数u=u(x),v=v(x)在闭区间[a,b]上具有连续导数,则有 audvuvaavdu 重要结论:

设In=sinxdxcosnxdx,则 n20202020aaaf(sinx)dx 20aTf(x)dxf(x)dx(a为常数)

0Tbbbn1n331 nn2422n1n3421 (2) 当n为大于1的正奇数时,In=

nn253(1) 当n为正偶数时,In=常用到的不定积分的积分公式: tgxdxlncosxCctgxdxlnsinxCsecxdxlnsecxtgxCcscxdxlncscxctgxCdx1xarctgCa2x2aadx1xalnx2a22axaCdx1axa2x22alnaxCdxxarcsinCa2x2a2ndx2cos2xsecxdxtgxCdx2csc2sinxxdxctgxCsecxtgxdxsecxCcscxctgxdxcscxCaxadxlnaCxshxdxchxCchxdxshxCdxx2a2ln(xx2a2)C2Insinxdxcosnxdx00n1In2n

x2a22xadxxaln(xx2a2)C22x2a2222xadxxalnxx2a2C22x2a2x222axdxaxarcsinC22a22

三角函数的有理式积分:

2u1u2x2dusinx, cosx, utg, dx 22221u1u1u一些初等函数: 两个重要极限:

exex双曲正弦:shx2exex双曲余弦:chx2shxexex双曲正切:thxchxexexarshxln(xx21)archxln(xx21)11xarthxln21x

limsinx1x0x1lim(1)xe2.718281828459045...xx常见微分公式:

(tgx)sec2x(ctgx)csc2x(secx)secxtgx(cscx)cscxctgx(ax)axlna1(logax)xlna(arcsinx)11x21(arccosx)1x21(arctgx)1x21(arcctgx)1x28.无穷限的广义积分:

设函数f(x)在区间[a,+∞]上连续,取b>a,如果极限limbbaf(x)dx

存在,则此极限为函数f(x)在无穷区间[a,+∞]上的广义积分,记做

af(x)dx,这时也称广义积分af(x)dx收敛,如果上述极限不存在,则称该广义积分发散。

同理也可得函数f(x)在无穷区间[-∞,b]上的广义积分。

对于广义积分:只有在收敛的条件下才可使用上述“定积分中的对称奇偶性”。 几条结论: (1) 广义积分a1dx,当p>1时收敛,当p≢1是发散。 xp(2) 广义积分aepxdx当p>0时收敛,当p

设函数f(x)在区间(a,b]上连续,点a为函数f(x)的瑕点,取t>a,如果极限limtabtf(x)dx存在,则称此极限为函数f(x)在(a,b]上的广义

b积分,记做af(x)dx,即af(x)dx=limtabbtf(x)dx。 这时也称广义积分收敛,如果上述极限不存在,就称广义积分发散。 同理,可得f(x)在区间[a,b)上的瑕积分,即

af(x)dx= limtbbtaf(x)dx

对于无界函数的瑕积分(就是广义积分)的计算,也可以利用牛顿-莱布尼茨公式,如对于f(x)在区间(a,b]上的瑕积分有:

af(x)dx=limtabbtf(x)dx=F(b)-limF(x)=F(x)-F(a+0)

xa小结论: 广义积分011dx当p

一、定积分在几何上的应用:

(一)平面图形的面积 1.直角坐标情形: 对于有曲线x=a,x=b,y=f(x),y=g(x)围成的X型的曲边梯形,其面积的计算公式为:A=af(x)g(x)dx (a

对于由曲线y=c,y=d,x=f(y),x=g(y)所围成的Y型的曲边梯形的面积计算公式为:Acf(y)g(y)dy (c

当曲边梯形的曲边f(x)(f(x)≣0,x∈[a,b])由参数方程

x=(t),y=(t)给出时,若()a,()b,且在[a,b]上(t)具有连续导数,y=(t)连续,则由曲边梯形的面积公式及定积分的换元公式可

db得曲边梯形的面积为:A=af(x)dx=(t)\'(t)dt 4.极坐标情形:

由曲线()及射线,围成的曲边扇形的面积计算公式为

12 A=()d

2b

(二)立体的体积 1.旋转体的体积

对于由连续曲线y=f(x),直线x=a,x=b及x轴所围成的曲边梯形绕x轴旋转一周所成旋转体的体积计算公式为:V=a[f(x)]2dx

同理可得相似的绕Y轴和Z轴旋转所成的旋转体的体积计算公式。 2.平行截面面积已知的空间立体的体积

若一个立体位于平面x=a,x=b之间,且知道过x且垂直于x轴的平面截此物体的截面面积为A(x),且A(x)为了连续函数,则此立体的体积计算公式是: V=aA(x)dx,同理可得相似的过Y(Z)且垂直于Y(Z)轴的平面截得的立体的体积的计算公式。

(三)平面曲线的弧长 1.参数方程情形

设曲线由参数方程x=(t),y=(t)给出,且(t),(t)在[,]上具有一阶连续导数,则其弧长的计算公式为: S=\'2(t)\'2(t)dt 2.直角坐标情形

设曲线由直角坐标方程y=f(x) (a≢x≢b)给出,其中f(x)在[a,b]上有一阶连续导数,则此时函数的参数方程可写成:x=x,y=f(x),故bb其弧长的计算公式为:s=a1y\'2dx 3.极坐标情形

设弧线由极坐标方程() () 给出,其中()在[,]上具有一阶连续导数,则其参数参数方程可以表示为x=()cos,y=()sin,故弧长为s=2()\'2()d

二、定积分在物理上的应用

(一)变力沿直线所做的功 W=aF(x)dx

(二)液体压力 这个就题论题;

(三)引力 这个在计算的时候适当建立直角坐标系,将力分解为X轴和Y州两个方向上分别计算,就题论题;

bb定积分到此结束,在计算的过程中要牢记常见的公式,特别是积分公式,这些都与不定积分有关,上边总结的一些积分公式可能不全,见谅。

二. 二重积分

这里二重积分的引入(阐释了二重积分的几何意义:表示曲顶柱体的体积)和定义及概念就不再总结,只声明:

当被积函数为常数1的时候,二重积分的物理意义是被积函数所围区域的面积,当被积函数是关于积分变量的一个函数时,二重积分的意义有很多,这与二重积分的应用有关。 1.二重积分的性质

性质一(线性性质) 和差的积分等于积分的和差;

性质二(区域可加性) 若区域D由n个不重合的有界闭区域Di(i=1,2,3,„„,n)组成,则f(x,y)df(x,y)d

Di1Din性质四(单调性) 若在区域D上恒有f(x,y)≢g(x,y),则

f(x,y)d≢g(x,y)d, 特别的有f(x,y)dDDDDf(x,y)d

性质五(估值定理) 设M,m分别为f(x,y)在有界闭区域上D上最大、最小值,A为区域D的面积,则 mA≢f(x,y)d≢MA

D性质六(积分中值定理) 设函数f(x,y)在有界闭区域D上连续,A为D的面积,则在D上至少存在一点(,),使f(x,y)d=f(,)A

D2.二重积分的计算(基本思想:将二重积分转化为二次积分)

一、在直角坐标系下计算二重积分

(一) 先对Y,后对X的二次积分

设二重积分f(x,y)d的积分区域D可以表示为

Da≢x≢b,(x)1y2(x)的形式,其中1(x),2(x)在[a,b]上连续,这时程区域D为X型区域,这时二重积分的计算公式为

f(x,y)d=adx(x)f(x,y)dy

D1b2(x)

(二) 先对X,后对Y的二次积分

类似上边,若二重积分f(x,y)d的积分区域D可以表示为

Dc≢y≢d,1(y)2(y)的形式,则称区域D为Y型区域,这时二重积分的计算公式为: f(x,y)d=Ddcdy2(y)1(y)f(x,y)dx

二、在极坐标系下计算二重积分

若积分区域D与圆域有关或者被积函数为f(x2y2),f(),f(xy)等形式,用极坐标计算更简便。

极坐标下的面积微元可以表示为:drdrd ()

xrcos,yrsin,而两个坐标系的积直角坐标与极坐标有如下变换:

yx分区域的形状不变,,因此有

rf(x,y)df(rcos,rsin)rdrd==drdr

2DDr1()常用的计算技巧:

1.适当的拆分被积函数和积分区域(主要是利用分块积分和对称性) 2.对称性质

若区域D关于X轴对称:

(1) 若f(x,y)是关于Y的偶函数,则:f(x,y)d=2f(x,y)d

DD1(2) 若f(x,y)是关于Y的奇函数,则f(x,y)d=0;

D3.二重积分的一般换元法 设变量变换 uu(x,y),v(x,y) ,将Oxy平面上的闭区域D一一对应地变到Ouv平面上的闭区域D‘,如果函数u,v在闭区域D内有连续

uu(u,v)xy偏导数, 且≠0 则,(x,y)vvxy(u,v)f(x,y)d=f(x(u,v),y(u,v))dudv DD(x,y)

三、三重积分

三重积分的几何意义(涉及到四维空间,暂不讨论)略去。在特殊情况下,当被积函数恒等于1时,三重积分表示的为被积空间的体积大小。

1. 三重积分的计算

(一) 直角坐标系下三重积分的计算

方法一:投影法(又称先一后二法,先化三重积分为定积分,计算完定积分后就化为二重积分了)

设三重积分f(x,y,z)dxdydz的积分区域Ω可表示为:

Ω:z1(x,y)≢z≢z2(x,y), (x,y)∈Dxy

其中Dxy为Ω在Oxy平面上的投影区域,它是Oxy平面上的有界闭区域,z1(x,y)和z2(x,y)都在Oxy上连续,则计算三重积分时,先将x,y看做常数,然后可得:

z2(x,y)dxdyf(x,y,z)dzf(x,y,z)dxdydz= z1(x,y)Dxy=dxdyDxyz2(x,y)z1(x,y)f(x,y,z)dz先对Z积分,转化成关于X,Y的一个二重积分(事实上还是化为关于X,Y,Z的三次积分来计算了),然后在计算二重积分即可(下面不再叙述)。

若区域Dxy可以再极坐标系下表示,那么可以将上述公式化为先对Z,再对r,后对θ的三次积分。

方法二:截面法(又称先二后一法,事实上是先化三重积分为二重积分,计算完二重积分后就化为一个定积分了)

设空间区域Ω:c1≢z≢c2,(x,y)∈Dz,其中Dz是过点(0,0,z)且平行于Oxy平面的平面截Ω所得的平面区域,则

f(x,y,z)dxdydz=c2c1dzf(x,y,x)dxdy,然后可根据Dz

Dz是坐标系下的X型或Y型区域化X,Y的二重积分为二次积分,然后转化为Z的定积分。

若Dz可以用极坐标系表示,则还可以化为关于先计算r,θ的二重积分(化为二次积分计算),再计算Z的定积分。 (由于这里公式繁杂,故不再详细书写,请谅解) 3.三重积分的换元法

设变量变换 xx(u,v,w),yy(u,v,w),zz(u,v,w),(u,v,w)\'

将Ouvw空间中的闭区域Ω‘一一对应地变换为Oxyz空间中的闭区域Ω,若函数x,y,z在Ω‘内具有连续的偏导数,且 xu(x,y,z)yJ(u,v,w)uzuxxvwyy≠0,则三重积分的换元公式为 vwzzvwf(x,y,z)dxdydz=f(x(u,v,w),y(u,v,w),z(u,v,w))Jdudvdw

‘4.柱面坐标下三重积分的计算 柱面坐标与直角坐标的变换关系为:

xrcos,yrsin,zz,则易得(代入上边的换元公式中可得):J=r≠0,所以f(x,y,z)dxdydz=f(rcos,rsin,z)rdrddz,然后计算三重积分。

注:当被积函数含有zf(x2+y2),zf(xy),zf()的形式,或者积分区域由圆柱面(或一部分)锥面、抛物面所围成时,用柱面坐标系计算比较简便。

5.球面坐标下三重积分的计算。

直角坐标和球面坐标之间的转换关系如下:

yxxrsincos,yrsinsin,zrcos,

则代入上边的换元法的公式中可得J=r2sin≠0 故

f(x,y,z)dxdydz=2f(rsincos,rsinsin,rcos)rsindrdd ‘注:当积分区域是与球面有关的区域时或者被积函数中含有x2y2z2等形式时,用球面坐标系计算比较简便。

三重积分的对称奇偶性:

若Ω关于Oxy平面对称,则当f为关于z的奇函数时,f(x,y,z)dxdydz=0;当f为关于z的偶函数时,f(x,y,z)dxdydz=2f(x,y,z)dxdydz

16.重积分的应用

一. 计算立体体积 V=dv

二. 计算空间曲面面积

设∑:z=f(x,y)为空间可求面积的曲面,∑在Oxy平面的投影区域为Dxy,任取Dxy上的小区域d,则经过证明可得(证明过程略去,自己看书):d=dS

11zxzy2222,故

221zzd1zzdS==xyxydxdy,故

S=Dxy1zxzydxdy,然后计算二重积分。 2

2三、求质心

这里只介绍公式,推导过程不再叙述,自个儿看书。

设有一个有界闭区域D,它的密度(x,y)在D上连续,下面给出这一平面区域的质心公式:(其中Mx,My分别为质点系对对X,Y轴的静距)。 xMyMx(x,y)dDDMxy,M(x,y)dy(x,y)dD (x,y)dD特别的,当区域D的面密度为常值时,其质心坐标计算公式为:

xMyMxdDdDxdDSD,yMxDMdDydydDSD

同理可得空间有界区域Ω的形心的坐标公式:

xx(x,y,z)dv(x,y,z)dv,yy(x,y,z)dv(x,y,z)dv,zz(x,y,z)dv

(x,y,z)dv特别的,当空间区域所代表的例题均匀为时,其形心坐标公式为:

xxdvdvxdvVyydvdvydvVzzdvdvzdvV

补充:

1.若积分区域关于直线y=x对称,则根据轮换对称性可得:

f(x,y)d=f(y,x)d

DD2.在计算重积分的时候,适当的交换积分顺序能帮助解题。 3.利用质心、重心公式计算(当且仅当积分区域所代表的图形是均匀的): 例如:xdxDdxS(此公式是由质心公式变形得到

DD的,使用此公式的前提是已知积分区域的质心坐标)

四、计算转动惯量(公式推导过程略去)

设一个平面区域D,面密度为(x,y),下面给出其相对于X,Y,Z轴的转动惯量的计算的公式:

IxdIxy2(x,y)d,IydIyx2(x,y)d

DDDD同理也可得到空间区域Ω所代表的例题相对于X,Y,Z轴的转动惯量

222Idx(x,y,z)dv(yz)(x,y,z)dv 分别为:xIyd2y(x,y,z)dv(x2z2)(x,y,z)dv

Izd2z(x,y,z)dv(x2y2)(x,y,z)dv

其中dx,dy,dz分别为点(x,y,z)到x,y,z轴的距离。

五、计算引力(推导过程略去,自个儿看书)

某薄片在平面Oxy上所占区域为D,面密度为(x,y),下面给出它对点(x0,y0,z0)处单位质点(单位质量的质点)的引力计算公式:(任取D上的小区域d,点M(x,y,z)为d上任意一点)

FxGD(x,y)(xx0)dr3,FyGD(x,y)(yy0)dr3

FzGD(x,y)(zz0)dr3

四、第一类曲线积分(对弧长的曲线积分)

引入对弧长的曲线积分的时候首先探讨了怎样求曲线构件的质量(此过程不再叙述)。

1.对弧长的曲线积分的定义

设函数f(x,y)在Oxy平面的光滑曲线弧L上有界,将L分成任意的n段,Δsi表示小狐段本身又表示它的长度,点(i,i)是Δsi上任取的一点,令λ=maxΔsi,则定义第一类曲线积分:

Lf(x,y)dslim0i0f(,)siinni,同时可定义在空间中的第一类曲线积分:f(x,y,z)dslim0i0f(,,)s

iiii2.对弧长的曲线积分的性质 性质一 Ldsl,其中l为弧长。

性质二(线性性质) 对弧长和差的积分等于积分的和差。 性质三(可加性) 将曲线弧分成n段补充和的小弧段,则

Lf(x,y)dsf(x,y)ds

i0Lin性质四(单调性) 若在曲线弧L上,f(x,y)≢g(x,y),则

Lf(x,y)dsg(x,y)ds,特别LLf(x,y)dsf(x,y)ds

L3.对弧长的曲线积分的计算

对弧长的曲线积分的计算思路就是将其化为定积分。(变量参数化,小值做下限)

设函数f(x,y)在光滑曲线弧L上连续,L的参数方程为 x=(t),y=(t),(t),则对弧长的曲线积分在,且

Lf(x,y)ds存Lf(x,y)dsf((t),(t))\'2(t)\'2(t)dt (α

ab同理也可写出将Y看做参数的计算公式。

当曲线弧L有极坐标方程rr()()时,由极坐标与直角坐标的变换关系xr()cos,yr()sin,(),将θ看做参数,则

Lf(x,y)dsf(r()cos,r()sin)r2()r\'2()d以x(t),y(t),z(t),(t) 上公式都给可以推广到空间曲线弧:上,此时对弧长的曲线积分公式为:

f(x,y,z)dsf((t),(t),(t))\'2(t)\'2(t)\'2(t)dt

五、第二类曲线积分(对坐标的曲线积分) 引例:变力沿曲线做功(在此不再叙述)

1.第二类曲线积分的定义(直接引入定义,不再阐述,实际上阐述过程和前边几种积分很相似)。

向量函数P(x,y)在有向曲线弧L上对坐标X的曲线积分,记做P(x,y)dx,向量函数Q(x,y)在有向曲线弧L上对坐标Y的曲线积分,L记做:LQ(x,y)dy。若力F=(P(x,y),Q(x,y)),则质点沿曲线弧从起点A到终点B是变力F做功可表示为:W=LP(x,y)dx+LQ(x,y)dy,同理可推广到空间中的光滑曲线弧,故 W=P(x,y,z)dxQ(x,y,z)dyR(x,y,z)dz

LLL2.对坐标的曲线积分的性质

性质一(线性性质)

对坐标的曲线积分具有线性(和差的积分等于积分的和差)

性质二(可加性) 对坐标的曲线积分具有积分曲线分段可加性。 性质三(有向性) 设L为有向光滑曲线弧,记L—为L的反向曲线弧,则L—P(x,y)dxQ(x,y)dyP(x,y)dxQ(x,y)dy,

L同理此结论也可推广到空间曲线弧的坐标积分。

3.对坐标的曲线积分的计算(变量参数化,起参值做下限) 与对弧长的曲线积分的计算方法一样,对坐标的曲线积分的计算方法也是将其化为定积分。

设函数P(x,y),Q(x,y)在有向光滑曲线弧L上连续,L的参数方程为 x=(t),y=(t),(t,或(t),其中(t),(t)具有连续的一阶导数,又有当t由α变到β时,L上的电从起点变到终点,则对坐标的曲线积分存在,且

P(x,y)dxQ(x,y)dyP((t),(t))\'(t)Q((t),(t))\'(t)dtL同理也可写出当X或Y作参数时的公式,还可写出曲线弧在极坐标系下时的公式(这里就不再叙述了),且以上公式都可以推广到空间曲线弧中。

注:在计算的时候,一定要特别注意曲线弧的方向和积分参变量的上下限。

3.两类曲线积分之间的联系

设L:x=(t),y=(t),为从点A到点B的有向光滑曲线弧,其中点A处t=θ1,点B处t=θ2,又P(x,y),Q(x,y)在L上连续,令

\'(t)cos\'2(t)\'\'2(t)L,

cos\'(t)\'2(t)\'2(t)

P(x,y)dxQ(x,y)dyP((t),(t))\'(t)Q((t),(t))\'(t)dt12=21\'2(t)\'(t)P((t),(t)Q((t),(t)\'2(t)\'2(t)dt2222\'(t)\'(t)\'(t)\'(t)=LLP(x,y)cosQ(x,y)cosds 同理可得:

LLP(x,y,z)dxQ(x,y,z)dyR(x,y,z)dz

=L(PcosQcosRcos)ds

4.格林公式及其应用 格林公式的定义:

若平面有界闭区域D由分段光滑的曲线L围成,函数P(x,y),Q(x,y)在D上具有连续的一阶偏导数,则有

QP()dxdy。LPdxQdy(证明略) xyD5.平面上对坐标的曲线积分与路径无关的条件

设D是单连通区域,函数P(x,y),Q(x,y)在D内具有连续的一阶偏导数,则下面四个命题等价:

(1) 对D中任一分段光滑闭曲线C,有CPdxQdy0;

(2) 对D中任一有向分段光滑曲线L,曲线积分LPdxQdy与路径无关,只与起点、终点有关;

(3) Pdx+Qdy在D内是某一函数u(x,y)的全微分,即在D内du(x,y)=Pdx+Qdy; (4) 在D内恒有PQ。(证明略) yx6.第二类曲线积分小结:

(1) 对封闭的第二类线积分,应首先考虑格林公式: ① 若D中无奇点(P,Q的骗到不存在的点),则:

QP()dxdy; LPdxQdyxyD② 若D内含有奇点(挖洞法,洞所在区域为D1),则取特殊l(逆时针):

QP()dLPdxQdylPdxQdyxyD1PQ当时,LPdxQdylPdxQdy yx,特别的 (2)对非封闭的第二类线积分,首先考虑积分与路径的关系; ① 若积分与路径无关,则取特殊路径l,(l与L方向一致); 故PdxQdyPdxQdy

Ll② 若积分与路径有关,但是

PQ,则用封口法,k(k为常数)

yx取特殊路径l与L构成闭合回路(闭合区域为D), 则PdxQdykdxdyLDl_PdxQdy。

补充:以上在在选择特殊路径l时,尽量选择折线路径(尽可能使得路径l的各条线段平行于坐标轴,这样能简化计算)。 7.求解全微分方程

已知du(x,y)=Pdx+Qdy,求u(x,y)=? 方法一:曲线积分法

由曲线积分可得,u(x,y)=(0,0)方法二:凑微分法

即依据给定的Pdx+Qdy从形式上凑成u(x,y)的全微分; 方法三:不定积分法 由uP(x,y)两边对X积分得u(x,y)=P(x,y)dx(y), x(x,y)PdxQdy;

其中(y)待定;再由

uQ(x,y)知,(y)满足: y (P(x,y)dx)\'(y)Q(x,y),由此可求出(y),从而求得u(x,y).y

六、第一类曲面积分(对面积的曲面积分)

1. 引入概念及定义:求解空间曲面构件的质量(略去,不再叙述) 对面积的曲面积分记做:

,当f(x,y,z)f(x,y,z)dS,

≡1时,

所求对面积的曲面积分的结果就是曲面的面积。 2. 对面积的曲面积分的计算(先投影、再代入、最后 基本思路:化为二重积分

曲面∑的方程为z=z(x,y),设其在Oxy平面上的投影为Dxy,因为被积函数f(x,y,z)在∑上积分,且(x,y,z)满足∑的方程,所以被积函数可写成:f(x,y,z(x,y)),故

f(x,y,z)dS=Dxyf(x,y,z(x,y))1zxzydxdy,同理也可

22以将曲面投影到Oyz,Oxz平面上。(在球面坐标系中,S的微元 dS=Rsindd)

3.计算中也可以用到对称性,轮换对称性、可加性等性质,参照前面几个积分的总结即可。 2

重积分总结

高数积分总结

高等数学积分总结[推荐]

导数与积分总结

多重积分方法总结

高数积分总结

高数积分总结

考驾照路考七大黄金总结

AP微积分七大考点总结

第十二周积分总结.11.14

七大积分总结
《七大积分总结.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便编辑。
推荐度:
点击下载文档
相关专题 常用积分总结 积分
点击下载本文文档