格林公式

Green's Theorem

平面闭区域 D 上的二重积分可以通过沿闭区域 D 的边界曲线 L 上的对弧长的曲线积分来表达。
实际上使用时,常常将第二类曲线积分转换为二重积分计算

基本定理

D(QxPy)dxdy=LPdx+Qdy

计算特殊的第二类曲线积分(注意要满足定理的使用条件)

  1. 如果不为闭区域,可以考虑加边来构造定理满足的条件
  2. 如果闭区域不适合进行二重积分计算,可以增加辅助线段来划分为有限个部分闭区域
  3. 如果闭区域中包含使得 P(x,y)Q(x,y) 不存在偏导数的点,可以考虑挖洞法,根据式子特点计算复连通区域。

平面上曲线积分与路径无关的条件

四个等价条件:积分与路径无关,交叉偏导为零,环路积分为零,全微分存在原函数

LPdx+Qdy积分与路径无关Qx=PyLPdx+Qdy=0du=Pdx+Qdy

全微分求积:全微分存在原函数

u(x,y)=(x0,y0)(x,y)Pdx+Qdy

曲线积分与路径无关,可以选择平行于 x 轴,y 轴的直线进行分段积分:

(x0,y0)(x1,y1)Pdx+Qdy=x0x1P(x,y0)dx+y0y1Q(x1,y)dy

基本应用

曲线积分基本定理:对于势场 F,曲线积分的值仅依赖于势函数在路径 L 两端的值,而于与路径无关,称为保守

LFdr=f(B)f(A)