高等數(shù)學(xué)課件D113對(duì)面積曲面積分資料講解

第三節(jié)一、對(duì)面積的曲面積分的概念與性質(zhì)二、對(duì)面積的曲面積分的計(jì)算法機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束第一型曲面積分第十一章1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件一、對(duì)面積的曲面積分的概念與性質(zhì)引例:設(shè)曲面形構(gòu)件具有連續(xù)面密度類(lèi)似求平面薄板質(zhì)量的思想,可得求質(zhì)

“大化小,常代變,近似和,求極限”

的方法,量M.其中,表示n小塊曲面的直徑的最大值(曲面的直徑為其上任意兩點(diǎn)間距離的最大者).機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束采用1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件定義:設(shè)為光滑曲面,“乘積和式極限”都存在,的曲面積分其中f(x,y,z)叫做被積據(jù)此定義,曲面形構(gòu)件的質(zhì)量為曲面面積是封閉的，則記為f(x,y,z)是定義在上的一個(gè)有界函數(shù),記作或第一型曲面積分.若對(duì)做任意分割和局部區(qū)域任意取點(diǎn),則稱(chēng)此極限為函數(shù)f(x,y,z)在曲面上對(duì)面積函數(shù),叫做積分曲面.機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件定理:設(shè)有光滑曲面f(x,y,z)在上連續(xù),存在,且有二、對(duì)面積的曲面積分的計(jì)算法

則曲面積分證明:由定義知機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件而(光滑)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件說(shuō)明:可有類(lèi)似的公式.如：1)如果曲面方程為2)若曲面為參數(shù)方程,只要求出在參數(shù)意義下dS的表達(dá)式,也可將對(duì)面積的曲面積分轉(zhuǎn)化為對(duì)參數(shù)的二重積分.機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例1.

計(jì)算曲面積分其中是球面被平面截出的頂部.解:機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件思考:若是球面被平行平面z=±h截出的上下兩部分,則機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例2.

計(jì)算其中

是由平面坐標(biāo)面所圍成的四面體的表面.解:設(shè)上的部分,則與原式=分別表示

在平面機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例3.設(shè)計(jì)算解:錐面與上半球面交線為為上半球面介于錐面間的部分,它在xoy面上的投影域?yàn)閯t機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束思考:若例3中被積函數(shù)改為計(jì)算結(jié)果如何?1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例4.

求半徑為R

的均勻半球殼

的重心.解:設(shè)的方程為利用對(duì)稱(chēng)性可知重心的坐標(biāo)而球面參數(shù)方程:思考題:例3是否可用球面參數(shù)方程來(lái)計(jì)算?例3目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例5.計(jì)算解:取球面參數(shù)方程,其中機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例6.計(jì)算其中

是球面利用對(duì)稱(chēng)性可知解:顯然球心為半徑為利用重心公式機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例7.計(jì)算其中

是介于平面之間的圓柱面分析:若將曲面分為前后(或左右)則解:取曲面面積元素兩片,則計(jì)算稍繁.機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例8.

求橢圓柱面位于xoy面上方及平面

z=y下方那部分柱面

的側(cè)面積S.解:取機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件例9.

設(shè)有一顆地球同步軌道通訊衛(wèi)星,距地面高度

h=36000

km,機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,試計(jì)算該通訊衛(wèi)星的覆蓋面積與地球表面積的比.(地球半徑R=6400km)解:建立坐標(biāo)系如圖,覆蓋曲面的半頂角為

,利用球面參數(shù)方程,則衛(wèi)星覆蓋面積為1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束故通訊衛(wèi)星的覆蓋面積與地球表面積的比為由以上結(jié)果可知,衛(wèi)星覆蓋了地球以上的面積,故使用三顆相隔角度的通訊衛(wèi)星就幾乎可以覆蓋地球全表面.說(shuō)明:此題也可用二重積分求A

.1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件內(nèi)容小結(jié)1.定義:2.計(jì)算:設(shè)則(曲面的其他兩種情況類(lèi)似)

注意利用球面坐標(biāo)、柱面坐標(biāo)、對(duì)稱(chēng)性、重心公式簡(jiǎn)化計(jì)算的技巧.機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件1.計(jì)算在xoy面上的投影域?yàn)檫@是

的面積!機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束思考與練習(xí)解1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件2.

求拋物面殼機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件3.

設(shè)一卦限中的部分,則有().(2000考研)機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等數(shù)學(xué)課件補(bǔ)充題1.已知曲面殼求此曲面殼在平面z＝1以上部分

的的面密度質(zhì)量M.解:

在xoy面上的投影為

故機(jī)動(dòng)目錄上頁(yè)下頁(yè)返回結(jié)束1/22/2025高等