高等数学积分:一道三重积分的题目,求详细解答

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这个三偅积分的积分区域V是由
扣在xoy面上、顶点在(0,0,1)的圆锥面与底圆x^2+y^2=1围成的,
★=右边的∫(0到1)φ(r)dr,

}

因为考试以后不能查看试卷笔鍺所用的题目全部来自空间,不同的人看到的题目顺序可能不同这里按照空间提供的照片依次求解。原本题目都是选择题为了简化叙述这里就不写选项了,部分比较大小题目的叙述也做出了相应的改动以下所有答案都是笔者手算,不保证完全正确如果有误欢迎指出,谢谢

设曲线C为上从点到点的一段,则曲线积分

解答 积分式子的形式比较复杂采用格林公式计算会比较方便。从点到点是顺时针方向从而格林公式得出的答案带有负号。

取上半圆环和点到的逆时针路径使用格林公式结果如下:

下方直线段的积分结果为4,所以上半部汾的结果是最终结果为

设是区域在第象限的部分,记

判断每个区域积分值的正负

解答 画出积分区域的图,容易知道这个区域是一个正方形画出直线,容易知道在第二象限的部分满足第四象限的部分。一三象限的积分值为0

设为球面与平面的交线,则

解答 我们不难发現这个图形具有高度的对称性从而

曲面与围成的立体的表面积为?

解答 这个物体由一个抛物面和一个圆组成圆的方程为,面积为抛粅面的面积利用二重积分计算。

设为曲面上满足部分取上侧,则

解答 如果直接进行的话要投影到两个区域上面笔者在此选择用高斯公式进行求解。

把平面被平面所截下的部分补到上面记

先计算左端的三重积分:根据对称性含有的项都可以消去。

再计算平面的第二型面積分:

解答 显然本题只需要比较出三个函数值的大小这也是这份试卷里为数不多不需要计算的题目。

设为上从到的一段连续函数满足

解答 显然后端的第二型曲线积分不好处理,需要使用格林公式化简成二重积分再进行求解

补上从到的线段,容易知道这部分的积分为0根据格林公式

两边再次在这个区域上积分就能得到

取逆时针方向,比较三个积分的大小

解答 首先将这几个曲线积分化成二重积分。

我本來以为这个可以直接看出来的没想到这个不能直接判断。。感谢我朋友提醒我我太菜了

首先可以肯定的是 是最大的。这个是可以从積分区域上面看出来的剩下的两个要算一下,根据对称性化简以后不是很困难

解答 本题比较简单,用对称性和轮换对称性容易求解

昰某个函数的全微分,则常数与之间的关系是

解答 两个式子再求一下偏导就好了。

设在平面上有一力场力场的大小与作用和点到点的距离的平方成反比(比例系数为),力的方向从点指向则质点沿曲线从点运动到点,力所做的功为

解答 根据物理学常识我们很容易知噵平方反比力是保守力,接下来怎么做不用我多说了吧。

根据物理意义很容易看出

设物体为圆锥面被圆柱面所截下的部分,密度函数為则该物体的质量为?

解答 由对称性其中两项可以直接消去

解答 交换积分次序以后求解即可。

如果对于上半平面的任意有向光滑闭曲線都有

解答 本题只要选出一个正确的就行注意P在平面上必须都有意义。选择

设L为任何不经过的区域内的曲线为了使曲线积分

解答 根据積分与路径无关的条件列出方程即可。

设为球面的下半部分为的外法线方向的方向余弦,则

解答 显然直接做不太容易补上一个圆以后鼡高斯公式求解。

补上平面上的圆由高斯公式得

设L是柱面与平面的交线,从轴正向往轴负向看去为逆时针方向则曲线积分

解答 化为参數方程直接写就好。

注意被积函数的奇偶性几乎所有的项都被消去了

从轴正向向轴负向看去为逆时针方向,则曲线积分

解答 含有绝对值嘚式子显然不好直接化成参数方程所以用公式来解决。

设为取逆时针方向曲线积分

所以用割补法化为另外一个曲线的线积分即可。

取曲线使用简单的割补法就可以得到

上面那个积分的几何意义是这个椭圆面积的倍,用各种技巧都可以得到椭圆的长短半轴分别为
面积為,原积分的结果为

所围成的封闭曲面的外侧的通量是?

解答 用高斯公式即可注意到这个通量是对称的,计算的时候可以把这个物体嘚轴放到 上也就是当成 和 围成的部分。下面就使用这个区域计算不再特别说明。

只需要求出下面这个积分:

}

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