Тема . Математический анализ

.14 Поверхностные интегралы 1 и 2 рода

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математический анализ
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#64006

Вычислить поверхностный интеграл I рода

∫
   (x+ y + z)dS
  Σ

                 2    2   2    2
Σ - поверхность x +  y + z  = a ,z ≥ 0
Показать ответ и решение

Наша поверхность представляет собой верхнюю полусферу с центром в начале координат радиуса a  .

Давайте перейдём к сферическим координатам x = a cosφ cosψ,y = asinφ cosψ, z = a sin ψ  , φ ∈ [0,2π]  , ψ ∈ [0, π2]  .

Кроме того, заметим, что, во-первых,

∫                 ∫        ∫        ∫
  (x + y + z)dS =    xdS  +   ydS +    zdS
 Σ                 Σ        Σ        Σ

И в силу того, что полусфера симметрична относительно плоскости x = 0  , а также относительно плоскости y = 0  , то получим, что ∫          ∫
  xdS  = 0,  ydS  = 0
 Σ          Σ  . И остаётся, таким образом, вычислить только ∫
 ΣzdS  Вычисляем производные вектора −→
 r = (x(φ,ψ ),y(φ, ψ),z(φ,ψ))  :
−→′
rφ = (− asin φ cosψ,a cosφcos ψ,0)  ,
−→r′ = (− acosφ sin ψ,− asinφ sin ψ,a cosψ)
 ψ  .

Тогда E = |−→r′|2 = a : 2cos2ψ
      φ  , G  = |−→r′|2 = a2
      ψ   , F  =< −→r′,−→r′ >=  0
       φ  ψ  . То есть   ---------
√ EG  − F 2 = a2 cosψ  .

Таким образом, можем теперь вычислить наш поверхностный интеграл:

∫        ∫∫
                   2
 ΣzdS =      asin ψa  cosψdφd ψ
         D

Где

                         π
D =  {0 ≤ φ ≤ 2π,0 ≤ ψ ≤ --}
                         2

Тогда дальше расписываем по теореме Фубини:

∫        ∫∫                      ∫  π   ∫                         ∫ π
                    2               2     2π  3                  3  2
   zdS =     asinψa  cosψd φdψ =     dψ     a  sin ψcos ψdφ = 2πa      sin ψcos ψdψ =
 Σ        D                        0     0                         0
                                    ∫ π2
                              = πa3     sin 2ψdψ = πa3
                                     0
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!