平面第二类曲线积分的一种简便计算方法
2012-11-05李小梅
李小梅
(浙江科技学院 理学院,杭州310023)
第二类曲线积分的计算在微积分学中是一个难点,其中概念既多又抽象,计算既繁又难以判断。如计算时须考虑积分曲线为开曲线或者是闭曲线时的状态,与积分路径有关或无关时的性态,被积函数的偏导是否在区域D内连续还是不连续的条件,曲线是否为正向还是反向时的确定等[1-3],这些情况在计算第二类曲线积分都必须进行分析。而这些分析恰恰是曲线积分中难以掌握的,特别在研究生入学考试的命题中,曲线积分的出题率很高,而难度系数却又很大,直接导致了较低的解题正确率[4]。本文利用格林公式进行转化,推出了平面上第二类曲线积分计算的一种简便方法,它无需更多的判断就可直接进行计算。
1 准备知识与命题
设曲线L是平面上一条光滑的曲线弧,P(x,y)、Q(x,y)在曲线L上连续。则有:
引理1.1(格林公式) 设闭区域D由分段光滑的曲线L围成,函数P(x,y)及Q(x,y)在D上具有一阶连续偏导数,则有

其中L是D的取正向的边界曲线。
引理1.2(曲线积分性质) 设L是有向曲线弧,-L是与L方向相反的有向曲线弧,则

引理1.3 设L为平行X 轴的一条线段,A(x0,y1)为起点,B(x1,y1)为终点,则

同样,若L为平行Y 轴的一条线段,A(x0,y0)为起点,B(x0,y1)为终点,则有:

证明:略。
根据以上引理,本研究推出以下结论:
定理1.1 设开区域D是一个单连通域,函数P(x,y)及Q(x,y)在D内具有一阶连续偏导数,则有:

其中曲线l是起点为A(x0,y0),终点为B(x1,y1)(x0<x1,y0<y1))区域D 内的一条开曲线。
定理1.2 设闭区域D由分段光滑的曲线L围成,若O(0,0)∈D,且函数P(x,y)及Q(x,y)在D上除O(0,0)外具有一阶连续偏导数,则有:……p>
