一、一型曲面積分
一型曲面積分共有三種計算方法,且不需考慮正負的問題。以直角計算為主,奇偶性、對稱性為輔助。
(一)直接計算法——直角坐標下
因為是在曲面上進行積分,所以曲面方程Z=Z(x, y)可以直接帶入方程中。帶入后消去了z,曲面積分轉變成了在D(曲面在xoy上的投影)上的二重積分。
由於
故積分表達式可化為
能把曲線/曲面方程帶入積分函數計算的只有兩種:曲線積分、曲面積分。
不能代入計算的是:重積分
(二)利用奇偶性
被積函數若是關於x的奇函數,且積分曲面關於yoz前后對稱,那么該積分等於0;
若被積函數若是關於x的偶函數,且積分曲面關於yoz前后對稱,那么該積分等於二倍的對yoz前邊曲面上的積分。
若對於y、z也有奇偶性,同理。
(三)利用對稱性(輪換性)
若積分曲面x,y,z位置可以對調,積分函數內x,y,z也可以互換,最后積分結果不變。
二、二型曲面積分
二型曲面積分共有三種計算方式。因為二型曲面積分是對曲面上dx和dy做的投影,存在正負號的問題。所以二型曲面積分必須考慮積分正負號的問題。
二型曲面積分與在曲面哪一側積分有關:
(一)直接計算法
設曲面:z=z(x, y),曲面對xoy投影D。
把z=z(x, y)帶入積分計算,於是轉化成二重積分。
(二)高斯公式
若曲面封閉可以用高斯公式,將二型曲面積分轉化成三重積分。
一定要注意正負號的問題。
PS 如何判斷正負號呢?
看題設,題目一般指輸出哪一側(內側,外側)為正。
(三)補面后再利用高斯公式
類似於格林公式補線,但需要注意的是,補完后形成的封閉曲面用高斯公式計算積分的時候要注意正負號,還要記得減去新添加的面的積分。給這個新添加的曲面計算積分時,同樣要注意正負號。
三、下面是例題