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文檔簡介

格林公式及其應用

一、格林公式

1.平面區域

D的邊界L的正向的概念:當觀察者沿該方向行走時,D內在他近處的那部分總在他的左邊.簡言之,外面逆時針里面順時針。2.格林公式定理1.

設區域

D

由分段光滑正向閉曲線

L圍成,函數

則在

D上有連續偏導數,上述公式稱為格林公式。證明:1)若D既是X-型區域,又是

Y-型區域,且則定理1即同理可證①②①、②兩式相加得:定理12)

若區域

D不能同時用上述不等式組表示(如圖),D12D3DL則添加輔助線將

D分割為有限個部分區域,

分區域都可同時用上述不等式組表示,使每個部則。正向閉曲線L所圍區域D的面積:注:例如,橢圓所圍面積定理1例1.設L是一條分段光滑的閉曲線,證明證:令則利用格林公式,得

例2.設

L:逆時針方向,求解:

令則利用格林公式,得Oxy原式例3.計算其中D是以O(0,0),A(1,1),

B(0,1)為頂點的三角形閉域.解:令,則利用格林公式,有

例2.計算其中D

是以O(0,0),A(1,1),

B(1,0)

為頂點的三角形順時針方向邊界.

解:xyA(1,1)B(1,0).O(0,0)..原式D的正向為LD例3.計算其中L沿上半圓

由點(1,0)到(0,0)解:作圖示輔助線

L而所以

原式1,則(1,0)(0,0)LxyL1D

:y=0二、平面上曲線積分與路徑無關的條件

1.平面單連通區域的概念:單連通區域

(

無洞區域

)復連通區域

(有洞區域

)設D為平面區域,如果D內任一閉曲線所圍的部分都屬于D,則稱D為平面單連通區域,否則稱為復連通區域。簡言之,DD定理2.設D是單連通域

,在D內具有一階連續偏導數,(2)對D內任意閉曲線

L,都有(3)曲線積分(1)在D內每一點都有在D內與路徑無關.函數則以下三個命題等價:2.平面上曲線積分與路徑無關的條件證明(1)(2)設L為D中任一分段光滑閉曲線,利用格林公式,得所圍區域為定理2證明(2)(3)設為D內任意兩條由A到B的有向曲線,則(根據條件(1))例5.驗證在全平面內與,則路徑無關,并計算解:令所以

與路徑無關故,例6.求其中L沿半徑為R的上半圓故原曲線積分在右半平面內與路徑無關,從而弧從點(2,1)到點(1,2).則在右半平面內,有

解:令作業P1191

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