Лекции по математике
Криволинейный интеграл
Векторное поле
Вычисление пределов
Примеры решения задач
Поверхностный интеграл
Решение типовых задач
Производная функции
Интегрирование по частям
Двойной интеграл
Тройной интеграл
Карта сайта

Решение задач контрольной по математике. Типовые и курсовые расчеты

Поверхностный интеграл второго рода

К понятию поверхностного интеграла 2-го рода приводит физическая задача о вычислении потока жидкости через некоторую поверхность S. При этом, в каждой точке поверхности S задаётся векторная функция (x,y,z) скорости жидкости.

Поверхность S называется двусторонней, если нормаль к поверхности при обходе по любому замкнутому контуру, лежащему на поверхности S, возвращается в первоначальное положение. Сторона поверхности S задаётся выбором направления нормали к поверхности, в этом случае поверхность называется ориентированной. Поверхностный интеграл 2-го рода имеет вид

где - скалярное произведение, в котором - единичный вектор нормали к заданной стороне поверхности S в произвольной точке (S - поверхность интегрирования). Применяется и другое обозначение векторной функции, а именно . Если векторные функции задать своими координатами

(P(x, у, z), Q(x, у, z), R(x, y, z)), (cos α, cos β, cosγ), то поверхностный интеграл 2-го рода можно записать в одной из следующих форм:

Если уравнение поверхности задано в виде z= f(x, у) и поверхность S взаимнооднозначно проектируется на координатную плоскость хОу в область хOу, то интеграл (45) можно вычислить по расчетной формуле

где запись

означает, что после вычисления скалярного произведения переменную z необходимо заменить на f(x, у).

Единичный вектор нормали  вычисляется по формуле:

 Коэффициент при орте  в формуле (47) определяет косинус

В формулах (47) и (48) выбирается знак «плюс», если угол γ между осью Oz и вектором - острый; знак «минус», если этот угол - тупой.

Формулы (46) - (48) реализуют метод вычисления поверхностного интеграла, который называется методом проектирования на одну из координатных плоскостей.

Свойства поверхностных интегралов 2-го рода такие же, как у поверхностных интефалов 1-го рода, за исключением одного - при изменении стороны поверхности интеграл (45) меняет знак.

Пример 4.

 Вычислить поверхностный интеграл 2-го рода по внешней боковой стороне цилиндра , лежащей в первом октанте и ограниченной плоскостями  х = 0,5, х = 1, у =0,5, причём 0,5 < х < 1, у > 0,5.

Векторная функция

РЕШЕНИЕ

Заданная поверхность взаимно однозначно проектируется на плоскость хОу, причём область Dху - квадрат 

По условию задачи угол γ - острый, поэтому в формулах (47), (48) выбираем знак «плюс».

Рис.10 - к примеру 4

Уравнение поверхности. Вычисляем формулы (47) и (48) и результат подставляем в (46):

ЗАДАНИЕ для САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

 

Вычислить производные сложных функций:

1) , , , ;

2) , , ;

3) , , ;

4) , , .

Ответ. 1) ;

2)

3) ;

4) , ,  ищем

. Далее
следует подставить значения ;  и преобразовать выражение; производная сложной функции  есть функция от .


Вычислить интеграл от функции комплексного переменного