词条 | 矢量积分 |
释义 | 定义 函数 g 在区间 [a, b] 上可微分、表示R 空间内的曲线。 函数 F 是定义在函数 g 上的矢量场。 那么 ∫(F(g(t)), g'(t)) dt (积分区间从a到b) ...... (1) 叫做 g 上的 F 的线积分。 特例,当 F 是Scalar值的时候、矢量积分就是 ∫F(g(t)) |g'(t)| dt (积分区间从a到b) ...... (2) 这样的形式。但是当g(t) = (x(t), y(t)) 的时候 |g'(t)| = sqr((x'(t)) + (y'(t))) 就作为矢量积分积分(1)的物理意义。例如在空间中有一力 F 、单位质量的质点m 从山脚向山顶与力F 逆向、沿着路径g(t) 运动(如下图)。 考虑有哪些能源是必要的。如果在极小区间 ds=s2-s1 (全部矢量)上运动的话、增加力F(s2)的矢量ds的正投影(即内积) (F(s2),s2-s1)就是工作,也就是必要的能源。有 (F(s2),s2-s1)=(F(g(t2)),(g(t2)-g(t1))/(t2-t1))×(t2-t1) ≒ (F(g(t),g'(t))dt 增加的这部分就是线积分(1)。 例 -- 半径为r 的拳击场的长度 这个曲线表示为 g(t) = (rcos(t), rsin(t)) 0 ≦ t ≦ 2pai 得 g'(t) = (-rsin(t), rcos(t)) |g'(t)| = r sqr(sin(t) + cos(t)) 长度为 L = ∫g ds = ∫0 |g'(t)| dt = ∫0 r dt = 2πr |
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