1.二重積分(PDF P150)
幾何意義:曲頂柱體的體積、平面薄片的質量∫∫Dμ(x,y) dxdy, μ為密度
形式:∫∫Df(x,y) dxdy, dxdy為面積元素
計算方法:交換積分次序簡化、利用對稱性、換元法(dxdy -> Jdudv)
極坐標代換(dxdy -> rdr) {x=rcosθ,y=rsinθ}
2.三重積分(P167)
幾何意義:物體的質量 ∫∫∫Ω f(x,y,z)dv, f為密度
形式: ∫∫∫Ω f(x,y,z)dv= ∫∫∫Ω f(x,y,z)dxdydz , dv為體積元素,Ω為空間中有界閉區域
計算方法:投影法,截面法,對稱性(積分區域對稱性,輪換對稱性)
柱面坐標代換(dxdydz -> rdrdθdz){x=rcosθ,y=rsinθ,z=z}
球面坐標代換(dxdydz -> r2sinφdrdθdφ){x=rsinφcosθ,y=rsinφsinθ,z=rcosφ} (0≤θ≤2π,0≤φ≤π)
重積分的應用(P180)
1.幾何應用: 平面區域的面積、曲面面積、曲頂柱體的體積
2.物理應用:質心、轉動慣量、引力
空間曲面的曲面面積:S=∫∫D√(1+zx2+zy2)dxdy
質心:xc=∫∫D x*μ(x,y) dσ / ∫∫Dμ(x,y) dσ , yc=∫∫D y*μ(x,y) dσ / ∫∫Dμ(x,y) dσ
轉動慣量: 對x軸的轉動慣量 Ix= ∫∫D y2*μ(x,y) dσ, 對y軸的轉動慣量 Iy= ∫∫D x2*μ(x,y) dσ
空間立體對單位質量的質點的引力:Fx = G ∫∫∫Ω ρ(x,y,z)x / r3 dV, Fy = G ∫∫∫Ω ρ(x,y,z)y / r3 dV, Fz = G ∫∫∫Ω ρ(x,y,z)z/ r3 dV
3.第一型曲線積分(P194)
幾何意義:曲線的質量 m = ∫L μ(x,y)dS
形式: ∫L f(x,y)dS
計算方法:用參數方程
4.第一型曲面積分(P224)
幾何意義: 曲面的面積,m = ∫∫S μ(x,y,z) dS, dS曲面微元
形式:∫∫Σf(x,y,z)dS
計算方法:1.曲面投影到平面,2.被積函數三元變兩元,3. 曲面微元變為曲面面積
5.第二型曲線積分(P200)
幾何意義:變力沿曲線所做的功
形式:∫L Pdx+Qdy (有方向)
計算方法:平面封閉曲線上用格林公式,
當Px=Qy,與積分路徑無關,選取折線路徑計算
6.第二型曲面積分(P229)
幾何意義:流向曲面一側的流量
形式:∫∫ΣPdydz+Qdzdx+Rdxdy = ∫∫Σ (Pcosα+Qcosβ+Rcosγ)dS
計算方法:合一投影法、分面投影法、高斯公式