Поверхностный интеграл I рода
Пусть – гладкая поверхность, – непрерывная функция на поверхности . Разобьем произвольным образом поверхность на поверхностей, площади которых . На каждой поверхности возьмем произвольную точку .
Обозначим диаметр поверхности , а – наибольший из диаметров всех поверхностей данного разбиения. Тогда предел последовательности интегральных сумм
при и , то есть при неограниченном увеличении частичных поверхностей, когда все частичные поверхности стягиваются в точку, называется поверхностным интегралом по площади поверхности или поверхностным интегралом I рода:
Основные свойства поверхностных интегралов I рода
1. Поверхностный интеграл не зависит от выбора стороны поверхности интегрирования, то есть:
где и - стороны поверхности
2. Если поверхность разбита на непересекающиеся части и то
3. Если и – непрерывные функции и – постоянные числа, то
Вычисление поверхностного интеграла I рода
Если поверхность задана уравнением , однозначно проецируется на какую-либо координатную плоскость, например плоскость , и область является проекцией поверхности на плоскость , то поверхностный интеграл I рода можно вычислить по формуле:
Площадь поверхности определяют по формуле:
Примеры решения задач
Задача 1
Вычислить поверхностный интеграл 1-го рода по поверхности , где -часть плоскости , отсеченная координатными плоскостями
Решение
Поверхностный интеграл можно вычислить по формуле:
Проекция на плоскости:
Искомый поверхностный интеграл:
Ответ:
Задача 2
Вычислить поверхностные интегралы первого рода по поверхности :
где – часть поверхности , отсеченная плоскостью
Решение
На сайте можно заказать решение задач, контрольных, самостоятельных, домашних работ (возможно срочное решение). Для этого вам нужно только связаться со мной:
Телеграм (+7 968 849-45-98)
ВКонтакте
WhatsApp (+7 968 849-45-98)
Мгновенная связь в любое время и на любом этапе заказа. Общение без посредников. Удобная и быстрая оплата переводом на карту. Опыт работы более 25 лет.
Подробное решение в электронном виде (docx, pdf) получите точно в срок или раньше.
Сведем поверхностный интеграл к двойному:
– проекция поверхности на плоскость
– проекция
Перейдем к полярным координатам:
Ответ:
Задача 3
С помощью поверхностного интеграла первого рода
Вычислить расход жидкости с полем скоростей.
, протекающей за единицу времени через часть плоскости , лежащую в первом октанте. Единичная нормаль направлена вне начала координат.
Решение
Сделаем рисунок плоскости:
Единичная нормаль к плоскости имеет компоненты
Поверхностный интеграл можно выразить через двойной интеграл:
где уравнение поверхности записано в явном виде:
Область является проекцией на плоскость и ограничена линиями:
Внося в двойной интеграл заданные функции, находим:
Последний запишется через повторный интеграл:
Ответ: