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设S是上半球面z=√a^2-x^2-y^2的上侧(a>0),计算曲面积分,

时间:2024-10-12 00:29:31

把上半球面z=√(1坍喙藻钾-x^2-y^2)投影到xoy平面上,得圆x^2+y^2=1,利用极坐标,

原积分=∫叵萤茆暴(sinθ)^3dθ∫r^4dr(r积分限0到1,θ积分限0到2π),∫r^4dr=1/5,∫(sinθ)^3dθ

=-∫(sinθ)^2dcosθ=∫[(cosθ)^2-1]dcosθ=(cosθ)^3/3-cosθ=0,

所以积分=0其实本题可利用对称性,由于积分曲面关于x轴对称,而被积函数是关于y奇函数,所以积分=0

被积曲面方程z=(a^2-x^2-y^2)^(1/2),则z'x=-2x/2(a^2-x^2-y^2)^(1/2)

=-x/z,同理z'y=-y/z,所以[1+(z'x)^2+(z'y)^2]^(1/2)=(1+x^2/z^2+y^2/z^2)^(1/2)=a/z,

所以积分=∫∫z[1+(z'x)^2+(z'y)^2]^(1/2)dz=a∫∫dxdy,而∫∫dxdy等于被积曲面在xoy平面上投影的面积,将两方程联立,得x^2+y^2=a^2/2

即投影圆半径的平方=a^2/2,面积=πa^2/2,所以原积分=πa^3/2

设S是上半球面z=√a^2-x^2-y^2的上侧(a>0),计算曲面积分,

扩展资料

计算∫根号(2y^2+z^2)ds,其中L为球面X^2+Y^2+Z^2=3与平面X=Y相交的圆周

X^2+Y^2+Z^2=3与x=y相交的圆周为一个球大圆,

且方程满足:2y^2+z^2=3,(只需将x=y代入球方程即可)

第一类曲线积分可以用曲线方程化简被积函数

因此原式=∫√3ds

=√3∫1ds

被积函数为1,积分结果是曲线弧长,即球大圆的周长

=√3*2π*√3

=6π

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