Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
19
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
896.74 Кб
Скачать

з‡И‰ВП ‚˚р‡КВМЛВ ‰Оfl ˝ЪУИ р‡·УЪ˚ Т ФУПУ˘¸˛ НрЛ‚УОЛМВИМУ„У ЛМЪВ„р‡О‡ ‚ЪУрУ„У рУ‰‡ (рЛТ. 2.2.2). иЫТЪ¸ α – Ы„УО ПВК‰Ы М‡- Фр‡‚ОВМЛВП Н‡Т‡ЪВО¸МУИ, ТУ‚Ф‡‰‡˛˘ЛП УЪ A Í B Ë ÓÒ¸˛ Ox ; β

Ы„УО ПВК‰Ы М‡Фр‡‚ОВМЛВП Н‡Т‡ЪВО¸МУИ Л УТ¸˛ Oy; δ

– Û„ÓÎ ÏÂÊ-

 

r

 

‰Ы ‚ВНЪУрУП F Ë ÓÒ¸˛ Ox . üÒÌÓ, ˜ÚÓ θ = ±(δ α) .

ur

é·ÓÁ̇˜ËÏ ˜ÂðÂÁ P(x,y) Ë Q(x,y) ФрУВНˆЛЛ ТЛО˚ F ̇ ÍÓÓð‰Ë-

̇ÚÌ˚ ÓÒË. é˜Â‚ˉÌÓ, ˜ÚÓ

 

 

F(x,

yur) cosδ

=P(x,y) , F(x,y) sinδ =Q(x,y)

(Á‰ÂÒ¸ Ó·ÓÁ̇˜ÂÌÓ

F(x,y)

=F(x,y) ). дрУПВ ЪУ„У flТМУ, ˜ЪУ

 

cosθ = cos(δ α) = cosδ cosα +sinδ sinα ,

ÚÓ„‰‡

r

 

A=

 

FcosdS = (F(x,y)cosδ cosα +F(x,y)sinδ sinα)dS =

AB

 

AB

 

= (P(x,y)cosα +Q(x,y)sinα)dS =

 

AB

 

 

 

 

= (P(x,y)cosα +Q(x,y)cos β )dS,

 

AB

π , ÒΉӂ‡ÚÂθÌÓ sinα = cos β . ç‡ÍÓ̈, Û˜ËÚ˚‚‡fl

Ú.Í. α + β =

 

2

 

 

 

Т‚flБ¸ ПВК‰Ы НрЛ‚УОЛМВИМ˚ПЛ ЛМЪВ„р‡О‡ПЛ I Л II рУ‰‡, УНУМ˜‡-

ЪВО¸МУ ПУКВП М‡ФЛТ‡Ъ¸:

 

 

 

A= P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

 

 

 

 

AB

 

аЪ‡Н, П˚ ПУКВП Ы˜ЛЪ˚‚‡Ъ¸, ˜ЪУ ‚ТflНЛИ НрЛ‚УОЛМВИМ˚И ЛМЪВ-

„ð‡Î ‚ÚÓðÓ„Ó ðÓ‰‡ ‚ˉ‡

 

 

 

P(x,y)dx +Q(x,y)dy

 

 

 

AB

 

ПУКМУ ЛТЪУОНУ‚‡Ъ¸ Н‡Н р‡·УЪЫ ТЛО˚, ЛПВ˛˘ВИ Т‚УЛПЛ ФрУВНˆЛflПЛ М‡ НУУр‰ЛМ‡ЪМ˚В УТЛ P(x,y) Ë Q(x,y), ФУ ФВрВПВ˘ВМЛ˛ П‡ЪВрЛ-

‡Î¸ÌÓÈ ÚÓ˜ÍË ‚‰Óθ ÍðË‚ÓÈ AB ËÁ ÚÓ˜ÍË A ‚ ÚÓ˜ÍÛ B.

§3. оУрПЫО‡ ЙрЛМ‡

иЫТЪ¸ Б‡‰‡М‡ МВНУЪУр‡fl У·О‡ТЪ¸ D , У„р‡МЛ˜ВММ‡fl ТМЛБЫ НрЛ‚УИ y =ϕ(x) , Ò‚ÂðıÛ – ÍðË‚ÓÈ y = Φ(x) , ‡ Т ·УНУ‚ – УЪрВБН‡ПЛ BC Ë

AD , Ô‡ð‡ÎÎÂθÌ˚ÏË ÓÒË Oy (рЛТ. 2.3.1), Л ФЫТЪ¸ ‚ ˝ЪУИ У·О‡ТЪЛ УФрВ‰ВОВМ‡ МВФрВр˚‚М‡fl ЩЫМНˆЛfl P(x,y) , ЛПВ˛˘‡fl МВФрВр˚‚МЫ˛ ˜‡ТЪМЫ˛ ФрУЛБ‚У‰МЫ˛ Py(x,y) .

61

 

 

y

D

 

y = Φ(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

A

 

y =ϕ(x)

 

 

 

0

 

a

 

 

 

 

b

x

 

 

 

 

 

êËÒ. 2.3.1

 

З˚˜ЛТОЛП

 

 

 

 

 

P(x,y)

 

 

 

 

 

I = ∫∫

dxdy .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

y

 

иВрВıУ‰fl Н ФУ‚ЪУрМУПЫ ЛМЪВ„р‡ОЫ, ФУОЫ˜ЛП

 

I = b dx

Φ(x)

P(x,y)

dy

= b P(x,Φ(x))P(x,ϕ(x)) dx .

 

y

 

 

 

 

a

ϕ(x)

 

 

 

a

 

ë‰рЫ„УИ ТЪУрУМ˚, ЛМЪВ„р‡О ФУ НУМЪЫрЫ У·О‡ТЪЛ D :

P(x,y)dx = P(x,y)dx + P(x,y)dx + P(x,y)dx + P(x,y)dx =

KD

AB

BC

CD

DA

= b P[x,ϕ(x)]dx b P[x,Φ(x)]dx.

a

a

ир‡‚˚В ˜‡ТЪЛ ‰‚Ыı ФУТОВ‰МЛı ЩУрПЫО УЪОЛ˜‡˛ЪТfl ЪУО¸НУ БМ‡-

ÍÓÏ, ÒΉӂ‡ÚÂθÌÓ,

∫∫P(xy,y)dxdy = − P(x,y)dx .

D KD

иУОЫ˜ВММ‡fl ЩУрПЫО‡ М‡Б˚‚‡ВЪТfl еУКМУ ‰УН‡Б‡Ъ¸, ˜ЪУ УМ‡ ТФр‡‚В‰ОЛ‚‡ М‡ рЛТ 2.3.2.

y

d

x =ϕ(y)

c

П‡ОУИ ЩУрПЫОУИ ЙрЛМ‡. Л ‰Оfl У·О‡ТЪЛ, ЛБУ·р‡КВММУИ

x = Φ(y)

D

0

x

êËÒ. 2.3.2

62

зВЪрЫ‰МУ ‰УН‡Б‡Ъ¸ Ъ‡НКВ, ˜ЪУ ˝Ъ‡ ЩУрПЫО‡ ТФр‡‚В‰ОЛ‚‡ ‰Оfl О˛- ·УИ У·О‡ТЪЛ, р‡ТФ‡‰‡˛˘ВИТfl М‡ НУМВ˜МУВ ˜ЛТОУ ˜‡ТЪВИ, ЛБУ·р‡- КВММ˚ı М‡ рЛТ. 2.3.1 Л 2.3.2.

ÖÒÎË ‚ ӷ·ÒÚË D УФрВ‰ВОВМ‡ Л МВФрВр˚‚М‡ ЩЫМНˆЛfl Q(x,y),

ЛПВ˛˘‡fl МВФрВр˚‚МЫ˛ ˜‡ТЪМЫ˛ ФрУЛБ‚У‰МЫ˛ Q(x,y) , ÚÓ ÒÓ‚Âð-

x

¯ВММУ ‡М‡ОУ„Л˜МУ ПУКМУ ‰УН‡Б‡Ъ¸ ‚ЪУрЫ˛ П‡ОЫ˛ ЩУрПЫОЫ ЙрЛ-

̇:

∫∫Q(xx,y)dxdy = Q(x,y)dy.

D KD

З˚˜ЛЪ‡fl ФУ˜ОВММУ ЛБ ‚ЪУрУИ ФВр‚Ы˛ П‡ОЫ˛ ЩУрПЫОЫ ЙрЛМ‡, ФУОЫ˜ЛП Ъ‡НЫ˛ ЩУрПЫОЫ:

Q(x,y)

 

P(x,y)

 

∫∫

 

 

dxdy =

P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

x

y

D

 

 

K

 

 

 

 

 

D

щЪ‡ ЩУрПЫО‡ М‡Б˚‚‡ВЪТfl ·УО¸¯УИ ЩУрПЫОУИ ЙрЛМ‡ ЛОЛ ФрУТЪУ ЩУрПЫОУИ ЙрЛМ‡. é̇ ÛÒڇ̇‚ÎË‚‡ÂÚ Ò‚flÁ¸ ÏÂÊ‰Û ‰‚ÓÈÌ˚Ï ËÌÚÂ- „ð‡ÎÓÏ ÔÓ Ó·Î‡ÒÚË D Л НрЛ‚УОЛМВИМ˚П ЛМЪВ„р‡ОУП ФУ НУМЪЫрЫ ˝ЪУИ У·О‡ТЪЛ.

б‡ПВ˜‡МЛВ (У ‚˚˜ЛТОВМЛЛ ФОУ˘‡‰Л У·О‡ТЪЛ Т ФУПУ˘¸˛ НрЛ- ‚УОЛМВИМУ„У ЛМЪВ„р‡О‡). иУОУКЛП ‚ ЩУрПЫОВ ЙрЛМ‡ P(x,y) = −y , Q(x,y) =x ÚÓ„‰‡ ÔÓÎÛ˜ËÏ

Q(x,y) P(x,y) =1+1 = 2. x y

èðË Ú‡ÍËı Á̇˜ÂÌËflı ÙÛÌ͈ËË P(x ТЪУfl˘ЛИ ‚ ОВ‚УИ ˜‡ТЪЛ ЩУрПЫО˚ ЙрЛМ‡, ˘‡‰¸ У·О‡ТЪЛ D , ÓÚÍÛ‰‡ ÒΉÛÂÚ

,y) Ë Q(x,y) ЛМЪВ„р‡О, ‰‡ВЪ М‡П Ы‰‚УВММЫ˛ ФОУ-

SD = 12 xdy ydx .

KD

иУ ˝ЪУИ ЩУрПЫОВ ПУКМУ ‚˚˜ЛТОЛЪ¸ ФОУ˘‡‰¸ У·О‡ТЪЛ D , У„р‡- МЛ˜ВММУИ НУМЪЫрУП KD .

ирЛПВр. З˚˜ЛТОЛЪ¸ ФОУ˘‡‰¸, У„р‡МЛ˜ВММЫ˛ НрЛ‚УИ

x=acost

y=bsint .

63

ê¯ÂÌËÂ. б‡ФЛ¯ВП Ф‡р‡ПВЪрЛ˜ВТНЛВ Ыр‡‚МВМЛfl ‰‡ММУИ НрЛ‚УИ Ъ‡Н

x = cost a .

yb = sint

ЗУБ‚У‰fl ‚ Н‚‡‰р‡Ъ Л ТНО‡‰˚‚‡fl ФУ˜ОВММУ ˝ЪЛ Ыр‡‚МВМЛfl, ФУОЫ- ˜ЛП Н‡МУМЛ˜ВТНУВ Ыр‡‚МВМЛВ ˝ООЛФТ‡

x2

+ y2

=1 (ðËÒ. 2.3.3).

a2

b2

 

 

 

 

y

 

 

 

b

M(x,y)

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

x

b

êËÒ. 2.3.3

СОfl ‚˚˜ЛТОВМЛfl ФОУ˘‡‰Л ˝ООЛФТ‡, У‰М‡НУ, Ы‰У·МВВ УТЪ‡‚ЛЪ¸ Ф‡р‡ПВЪрЛ˜ВТНЛВ Ыр‡‚МВМЛfl. й˜В‚Л‰МУ, ˜ЪУ Ф‡р‡ПВЪр t ÏÂÌflÂÚÒfl ÓÚ 0 ‰Ó 2π (ÔðË ˝ÚÓÏ ÚÂÍÛ˘‡fl ÚӘ͇ M(x,y) У·В„‡ВЪ ФУОМ˚И НУМЪЫр ˝ООЛФТ‡). м˜ЛЪ˚‚‡fl, ˜ЪУ xt′ = −asint , yt′ =bcost , ÔÓÎÛ˜ËÏ:

Sэлл

=

1

xdy ydx =

1

2π acost bcost +(asint) (bsint) dt =

 

 

2

 

2

 

 

 

Kэлл

 

 

0

=1ab2π dt =πab.

2 0

н.В. П˚ ФУОЫ˜ЛП, ˜ЪУ ФОУ˘‡‰¸ ˝ООЛФТ‡

S =πab Í‚. ‰ .

èðË a =b ФУОЫ˜‡ВП ЛБ‚ВТЪМЫ˛ ЩУрПЫОЫ ‰Оfl ФОУ˘‡‰Л НрЫ„‡

S =πr2 ,

„‰Â Ó·ÓÁ̇˜ÂÌÓ a =b =r .

64

§4. дрЛ‚УОЛМВИМ˚В ЛМЪВ„р‡О˚, МВ Б‡‚ЛТfl˘ЛВ УЪ ФЫЪЛ ЛМЪВ„рЛрУ‚‡МЛfl

èÛÒÚ¸ ÙÛÌ͈ËË P(x,y) Ë Q(x,y) УФрВ‰ВОВМ˚ Л МВФрВр˚‚М˚ ‚ МВНУЪУрУИ УЪНр˚ЪУИ У·О‡ТЪЛ S Л ЛПВ˛Ъ ‚ МВИ МВФрВр˚‚М˚В ˜‡ТЪ-

М˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В Q(x,y) Ë P(x,y) . å˚ ·Û‰ÂÏ ð‡ÒÒχÚðË‚‡Ú¸

x y

НрЛ‚˚В, ˆВОЛНУП ОВК‡˘ЛВ ‚ У·О‡ТЪЛ S Л ‰УФЫТН‡˛˘ЛВ ФрВ‰ТЪ‡‚- ОВМЛВ

x=ϕ(t)

y=ψ(t) ,

Ôð˘ÂÏ ÙÛÌ͈ËË ϕ(t) Ë ψ(t) МВФрВр˚‚М˚ Л ЛПВ˛Ъ МВФрВр˚‚М˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В ϕ(t) Ë ψ(t) ÔðË Î˛·ÓÏ t [p,q] ӷ·ÒÚË S Л ‰УФЫТ- Н‡˛˘ЛВ ФрВ‰ТЪ‡‚ОВМЛВ x =ϕ(t) , y =ψ(t) , Ôð˘ÂÏ ÙÛÌ͈ËË ϕ(t) Ë

 

 

 

ψ(t) МВФрВр˚‚М˚ Л ЛПВ˛Ъ МВФрВр˚‚М˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В ϕ (t)

Ë ψ (t)

ÔðË Î˛·ÓÏ t [p,q].

 

 

 

 

йФрВ‰ВОВМЛВ 1.

ÉÓ‚ÓðflÚ,

˜ÚÓ

ËÌÚ„ð‡Î

I = P(x,y)dx +Q(x,y)dy Ì Á‡‚ËÒËÚ ÓÚ ÔÛÚË ËÌÚ„ðËðÓ‚‡ÌËfl,

AB

ВТОЛ рВБЫО¸Ъ‡Ъ˚ ЛМЪВ„рЛрУ‚‡МЛfl ФУ О˛·˚П НрЛ‚˚П, ТУВ‰ЛМfl˛- ˘ЛП ЪУ˜НЛ A Ë B, ÒÓ‚Ô‡‰‡˛Ú, Ú.Â. ÂÒÎË

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = P(x,y)dx +Q(x,y)dy (ðËÒ. 2.4.1).

AMB ANB

á‡Ï˜‡ÌËÂ. àÌÚ„ð‡Î˚, Ì Á‡‚ËÒfl˘Ë ÓÚ ÔÛÚË ËÌÚ„ðËðÓ‚‡ÌËfl, ËÌÓ„‰‡ Á‡ÔËÒ˚‚‡˛Ú Ú‡Í:

I = BP(x,y)dx +Q(x,y)dy ,

A

„‰Â A(x0 ,y0 ) Ë B(x1,y1 ) , ‡ ФУ‰ НрЛ‚УИ, ФУ НУЪУрУИ ‚В‰ВЪТfl ЛМЪВ„рЛ-

рУ‚‡МЛВ, ФУМЛП‡ВП О˛·Ы˛ НрЛ‚Ы˛ AB , ОЛ¯¸ ·˚ М‡ МВИ МВ М‡рЫ- ¯‡ОЛТ¸ ЫТОУ‚Лfl ЪВУрВП˚ ТЫ˘ВТЪ‚У‚‡МЛfl НрЛ‚УОЛМВИМУ„У ЛМЪВ„р‡-

·.

y

N

B

A

M S

0

x

êËÒ. 2.4.1

65

йФрВ‰ВОВМЛВ 2. ÉÓ‚ÓðflÚ, ˜ÚÓ ЛМЪВ„р‡О ФУ Б‡ПНМЫЪУПЫ НУМЪЫрЫ р‡‚ВМ МЫО˛, ВТОЛ ‰Оfl О˛·У„У Б‡ПНМЫЪУ„У Т‡ПУМВФВрВТВН‡˛- ˘В„УТfl НУМЪУр‡ L, ˆВОЛНУП ОВК‡˘В„У ‚ S , Ó͇Á˚‚‡ÂÚÒfl

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0 .

L

ãÂÏχ. йФрВ‰ВОВМЛfl 1 Л 2 ˝Н‚Л‚‡ОВМЪМ˚.

1. СУН‡КВП, ˜ЪУ ВТОЛ НрЛ‚УОЛМВИМ˚И ЛМЪВ„р‡О МВ Б‡‚ЛТЛЪ УЪ ФЫЪЛ ЛМЪВ„рЛрУ‚‡МЛfl, ЪУ ФУ О˛·УПЫ Б‡ПНМЫЪУПЫ НУМЪЫрЫ УМ р‡‚ВМ МЫО˛ (рЛТ. 2.4.1).

СВИТЪ‚ЛЪВО¸МУ ФЫТЪ¸

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

AMB ANB

éÚÒ˛‰‡ ÒΉÛÂÚ:

P(x,y)dx +Q(x,y)dy P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0

AMB

ANB

P(x,y)dx +Q(x,y)dy + P(x,y)dx +Q(x,y)dy = .

AMB

BNA

=

Pdx +Qdy = 0

AMBNA

 

нВФВр¸ ‰УТЪ‡ЪУ˜МУ ЪУО¸НУ У·УБМ‡˜ЛЪ¸ Б‡ПНМЫЪЫ˛ НрЛ‚Ы˛

AMBNA ·ÛÍ‚ÓÈ L Ë Ó͇ÊÂÚÒfl

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0 .

L

2. ЗЪУрУВ ЫЪ‚ВрК‰ВМЛВ: ВТОЛ ЛМЪВ„р‡О ФУ Б‡ПНМЫЪУПЫ НУМЪЫрЫ р‡‚ВМ МЫО˛, ЪУ УМ МВ Б‡‚ЛТЛЪ УЪ ФЫЪЛ ЛМЪВ„рЛрУ‚‡МЛfl, ‰УН‡Б˚‚‡ВЪТfl ‡М‡ОУ„Л˜МУ, ‰Оfl ˜В„У ‰УТЪ‡ЪУ˜МУ р‡Б·ЛЪ¸ Б‡ПНМЫЪ˚И НУМЪЫр L ̇ ‰‚‡ Û˜‡ÒÚ͇

 

(‰УН‡КЛЪВ Т‡ПУТЪУflЪВО¸МУ).

 

нВУрВП‡ 1.

ÑÎfl

ÚÓ„Ó

˜ÚÓ·˚

ËÌÚ„ð‡Î

I = P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0 Ì Á‡‚ËÒÂÎ ÓÚ ÔÛÚË ËÌÚ„ðËðÓ‚‡ÌËfl,

AB

 

 

 

ÌÂÓ·ıÓ‰ËÏÓ Ë ‰ÓÒÚ‡ÚÓ˜ÌÓ, ˜ÚÓ·˚ ‚ ͇ʉÓÈ ÚӘ͠ӷ·ÒÚË S ·˚ÎÓ

 

‚˚ФУОМВМУ ЫТОУ‚ЛВ

 

 

 

 

Q(x,y)

=

P(x,y)

.

(1)

 

 

 

 

x

y

 

 

ÑÓ͇Á‡ÚÂθÒÚ‚Ó.

ÑÓÒÚ‡ÚÓ˜ÌÓÒÚ¸. СУФЫТЪЛП, ˜ЪУ ‚ Н‡К‰УИ ЪУ˜НВ У·О‡ТЪЛ S ‚˚- ФУОМВМУ ЫТОУ‚ЛВ (1). ЗУБ¸ПВП Б‡ПНМЫЪ˚И Т‡ПУМВФВрВТВН‡˛˘ЛИТfl

66

НУМЪЫр K , ÎÂʇ˘ËÈ ‚ S Ë Ó„ð‡Ì˘˂‡˛˘ËÈ Ó·Î‡ÒÚ¸ D (ðËÒ. 2.4.2).

y

B

Lρ D

M0 ρ

A ρ L

S

0

x

êËÒ. 2.4.2

З ТЛОЫ ЩУрПЫО˚ ЙрЛМ‡:

 

Q(x,y)

 

P(x,y)

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = ∫∫

 

 

dxdy.

x

y

L

D

 

 

н‡Н Н‡Н ‚˚ФУОМВМУ ЫТОУ‚ЛВ (1), ЪУ P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0 , ‡

 

 

 

 

L

 

ÚÓ„‰‡

ÒËÎÛ

ÎÂÏÏ˚

НрЛ‚УОЛМВИМ˚И

ËÌÚ„ð‡Î

P(x,y)dx +Q(x,y)dy Ì Á‡‚ËÒËÚ ÓÚ ÔÛÚË ËÌÚ„ðËðÓ‚‡ÌËfl.

AB

зВУ·ıУ‰ЛПУТЪ¸. СУФЫТЪЛП, ˜ЪУ ЫТОУ‚ЛВ (1) МВ ‚˚ФУОМВМУ ‚Т˛‰Ы ‚

S Ë

ÔÛÒÚ¸ ̇ȉÂÚÒfl

МВНУЪУр‡fl

ÚӘ͇

M0 (x0 ,y0 ), ‚

НУЪУрУИ

 

Q(x,y)

P(x,y)

. иЫТЪ¸ ‰Оfl УФрВ‰ВОВММУТЪЛ ‚ ˝ЪУИ ЪУ˜НВ

 

 

 

 

 

 

x

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q(x

,y)

P(x

,y)

 

> 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q(x,y)

 

 

н‡Н Н‡Н ˜‡ТЪМ˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В

 

 

Ë

P(x,y)

МВФрВр˚‚М˚,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

y

 

ЪУ ПУКМУ М‡ИЪЛ НрЫ„

ρ Т ˆВМЪрУП ‚ ЪУ˜НВ M0 ÒÚÓθ χÎÓ„Ó ð‡-

‰ËÛÒ‡

ρ , ˜ЪУ ФУТОВ‰МВВ МВр‡‚ВМТЪ‚У ‚˚ФУОМflВЪТfl ‚У ‚ТВı ЪУ˜Н‡ı

ӷ·ÒÚË

ρ . èÛÒÚ¸ Lρ

– НУМЪЫр

ӷ·ÒÚË

 

ρ . ÑÎfl ˝ÚÓÈ

ӷ·ÒÚË

ТФр‡‚В‰ОЛ‚‡ ЩУрПЫО‡ ЙрЛМ‡, МУ Ъ.Н. ‚ Н‡К‰УИ ЪУ˜НВ У·О‡ТЪЛ ρ :

Qx Py > 0 , ЪУ ‰‚УИМУИ ЛМЪВ„р‡О

67

∫∫

Q

P

 

x

y

 

 

 

dxdy > 0 ,

ρ

 

 

 

 

ТОВ‰У‚‡ЪВО¸МУ, М‡¯ВОТfl НУМЪЫр

ρ Ú‡ÍÓÈ, ˜ÚÓ

P(x,y)dx +Q(x,y)dy 0.

Lρ

нВУрВП‡ ‰УН‡Б‡М‡.

нВУрВП‡ 2. ÖÒÎË ‚ ͇ʉÓÈ ÚӘ͠ӷ·ÒÚË S ÙÛÌ͈ËË P(x,y) Ë Q(x,y) МВФрВр˚‚М˚ Л ЛПВ˛Ъ МВФрВр˚‚М˚В ˜‡ТЪМ˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В

Q(x,y)

=

P(x,y)

, ЪУ ‚˚р‡КВМЛВ P(x,y)dx +Q(x,y)dy fl‚ÎflÂÚÒfl

x

y

 

 

ФУОМ˚П ‰ЛЩЩВрВМˆЛ‡ОУП МВФрВр˚‚МУИ ЩЫМНˆЛЛ

(x,y)

Φ(x,y) = P(x,y)dx +Q(x,y)dy ,

(a,b)

Ú.Â. dΦ(x,y) =P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

ÑÓ͇Á‡ÚÂθÒÚ‚Ó. èÛÒÚ¸ ‚ ͇ʉÓÈ ÚӘ͠ӷ·ÒÚË S ‚˚ФУОМВМУ ЫТОУ‚ЛВ (1). б‡НрВФЛП ЪУ˜НЫ A(a,b) Ë ÔÛÒÚ¸ M(x,y) – ͇͇fl-

ÌË·Û‰¸ ÚӘ͇ ӷ·ÒÚË S . íÓ„‰‡ P(x,y)dx +Q(x,y)dy Á‡‚ËÒËÚ Ó

AM

ÚÓ˜ÍË M , МУ МВ Б‡‚ЛТЛЪ УЪ ОЛМЛЛ AM .

щЪУ УБМ‡˜‡ВЪ, ˜ЪУ М‡ФЛТ‡ММ˚И ЛМЪВ„р‡О fl‚ОflВЪТfl ЩЫМНˆЛВИ ФВрВПВММ˚ı x Ë y . é·ÓÁ̇˜ËÏ Â ˜ÂðÂÁ Φ(x,y) , ЪУ„‰‡ ПУКМУ М‡ФЛ-

Ò‡Ú¸:

(x,y)

Φ(x,y) = P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

(a,b)

иУФрУ·ЫВП ФрУ‰ЛЩЩВрВМˆЛрУ‚‡Ъ¸ ЩЫМНˆЛ˛ Φ(x,y) ФУ ФВрВПВММУИ x (ðËÒ. 2.4.3).

y

M(x,y) x

N(x + x,y)

A S

0

x

êËÒ. 2.4.3

68

ÑÎfl ˝ÚÓ„Ó, ËÒıÓ‰fl ËÁ ÚÓ˜ÍË M(x,y) , ‰‡‰ËÏ ÔðËð‡˘ÂÌË x , ‚Бfl‚ В„У ТЪУО¸ П‡О˚П, ˜ЪУ·˚ УЪрВБУН MN , ÒÓ‰ËÌfl˛˘ËÈ ÚÓ˜ÍË M(x,y) Ë N(x + x,y) , ˆВОЛНУП ОВК‡О ‚ У·О‡ТЪЛ S , ÚÓ„‰‡ ·Û‰ÂÚ

(xx,y)

Φ(x + x,y) = P(x,y)dx +Q(x,y)dy =

 

(a,b)

 

(x,y)

(xx,y)

 

= Pdx +Qdy + Pdx +Qdy

.

(a,b)

(x,y)

 

 

(xx,y)

 

ΔΦ(x,y) = Φ(x +

x,y) −Φ(x,y) = Pdx +Qdy.

 

(x,y)

З˚р‡БЛП НрЛ‚УОЛМВИМ˚И ЛМЪВ„р‡О, ТЪУfl˘ЛИ ‚ Фр‡‚УИ ˜‡ТЪЛ, ˜ВрВБ УФрВ‰ВОВММ˚И, Ы˜ЛЪ˚‚‡fl, ˜ЪУ М‡ УЪрВБНВ MN y ФУТЪУflМВМ, Ъ.В. dy = 0 , ‡ x [x,x + x]. íÓ„‰‡ ÔÓÎÛ˜ËÏ ΔΦ(x,y) = xx P(x,y)dx .

x

ирЛПВМЛП Н УФрВ‰ВОВММУПЫ ЛМЪВ„р‡ОЫ, ТЪУfl˘ВПЫ ТФр‡‚‡, ЪВУрВПЫ У ТрВ‰МВП, ЪУ„‰‡ ·Ы‰ВЪ Φ(x,y) =P(ξ,y) x , Ôð˘ÂÏ

x ξ x + x , ÚÓ„‰‡

lim

Φ

= lim P(ξ,y) =P(x,y) .

x0

x

x0

àÚ‡Í, Ï˚ ÔÓÎÛ˜ËÎË

∂Φ(x,y)

= lim

Φ(x +

x,y) −Φ(x,y)

=P(x,y) .

x

 

x

x0

 

ДМ‡ОУ„Л˜МУ ПУКМУ ‰УН‡Б‡Ъ¸, ˜ЪУ ˜‡ТЪМ‡fl ФрУЛБ‚У‰М‡fl

∂Φ(x,y)

y

Ú‡ÍÊ ÒÛ˘ÂÒÚ‚ÛÂÚ, Ôð˘ÂÏ ∂Φ(x,y) =Q(x,y) . ëΉӂ‡ÚÂθÌÓ, ÙÛÌÍ-

y

ˆËfl

Φ(x,y)

‰ЛЩЩВрВМˆЛрЫВП‡,

Ôð˘ÂÏ

dΦ(x,y) =P(x,y)dx +Q(x,y)dy .

ëΉÒÚ‚ËÂ. иУ ФрВ‰ФУОУКВМЛ˛ ЪВУрВП˚ P(x,y) Ë Q(x,y) МВФрВр˚‚М˚, ТОВ‰У‚‡ЪВО¸МУ МВФрВр˚‚М˚ Φx(x,y) Ë Φy(x,y) , ‡ ЪУ„‰‡ МВФрВр˚‚М‡ Л Т‡П‡ ЩЫМНˆЛfl Φ(x,y) .

á‡Ï˜‡ÌËÂ. СУН‡Б‡ММ‡fl ЪВУрВП‡ ‰‡ВЪ М‡П ‚УБПУКМУТЪ¸ М‡ıУ‰ЛЪ¸ ЩЫМНˆЛ˛ Φ(x,y) ФУ ВВ ФУОМУПЫ ‰ЛЩЩВрВМˆЛ‡ОЫ Т ФУПУ˘¸˛ НрЛ‚У- ОЛМВИМУ„У ЛМЪВ„р‡О‡. СОfl ˝ЪУ„У МЫКМУ Б‡НрВФЛЪ¸ Н‡НЫ˛-МЛ·Ы‰¸

69

ÚÓ˜ÍÛ (a,b) , ‡ Б‡ЪВП, ‚Бfl‚ ФрУЛБ‚УО¸МЫ˛ ЪУ˜НЫ (x,y) , ТУВ‰ЛМЛЪ¸ Лı Н‡НЫ˛-МЛ·Ы‰¸ ФрУТЪУИ НрЛ‚УИ L Л ‚˚˜ЛТОЛЪ¸ Φ(x,y) =

(x,y)

= P(x,y)dx +Q(x,y)dy , Î˯¸ ·˚ ÚÓθÍÓ Ì‡ ˝ÚÓÈ ÍðË‚ÓÈ ·˚ÎË

(a,b)

‚˚ФУОМВМ˚ ЫТОУ‚Лfl ЪВУрВП˚ ТЫ˘ВТЪ‚У‚‡МЛfl НрЛ‚УОЛМВИМУ„У ЛМЪВ- „р‡О‡ ‚ЪУрУ„У рУ‰‡.

СУН‡Б‡ММ˚В ‚˚¯В ‰‚В ЪВУрВП˚ ФУБ‚УОfl˛Ъ ТЩУрПЫОЛрУ‚‡Ъ¸ Ъ‡- НЫ˛ У·˘Ы˛ ЪВУрВПЫ.

нВУрВП‡. ÖÒÎË ‚ ӷ·ÒÚË S Б‡‰‡М˚ МВФрВр˚‚М˚В ЩЫМНˆЛЛ P(x,y) Ë Q(x,y), ЛПВ˛˘ЛВ МВФрВр˚‚М˚В ˜‡ТЪМ˚В ФрУЛБ‚У‰М˚В

 

P(x,y)

Ë

Q(x,y)

, ÚÓ Î˛·˚ ËÁ ÒÎÂ‰Û˛˘Ëı ÛÚ‚ÂðʉÂÌËÈ ð‡‚ÌÓ-

 

 

 

 

y

 

 

x

ÒËθÌ˚ (Ú.Â. ËÁ Ó‰ÌÓ„Ó ÒΉÛÂÚ ‰ðÛ„ÓÂ Ë Ì‡Ó·ÓðÓÚ):

1.

P(x,y)dx +Q(x,y)dy Á‡‚ËÒËÚ ÓÚ ÚÓ˜ÂÍ A Ë B, ÌÓ Ì ÓÚ

 

 

AB

ÍðË‚ÓÈ AB .

2. д‡НУ‚ ·˚ МЛ ·˚О Б‡ПНМЫЪ˚И Т‡ПУМВФВрВТВН‡˛˘ЛИТfl НУМЪЫр L, ЛПВВП:

P(x,y)dx +Q(x,y)dy = 0 .

 

L

 

 

 

3. ÇÒ˛‰Û ‚ S :

 

P(x,y)

=

Q(x,y)

.

 

y

 

 

 

 

x

4. З˚р‡КВМЛВ P(x,y)dx +Q(x,y)dy ВТЪ¸ ФУОМ˚И ‰ЛЩЩВрВМˆЛ‡О

МВНУЪУрУИ ЩЫМНˆЛЛ Φ(x,y) .

 

 

 

 

 

ирЛПВр. м·В‰ЛЪ¸Тfl, ˜ЪУ ‚˚р‡КВМЛВ

dx

+

 

2ydy

fl‚ÎflÂÚÒfl

x +y2

x +y2

 

 

 

ФУОМ˚П ‰ЛЩЩВрВМˆЛ‡ОУП МВНУЪУрУИ ЩЫМНˆЛЛ Л М‡ИЪЛ ВВ Т ФУПУ- ˘¸˛ НрЛ‚УОЛМВИМУ„У ЛМЪВ„р‡О‡ ‚ЪУрУ„У рУ‰‡.

ê¯ÂÌËÂ. ирВК‰В ‚ТВ„У, Ы·В‰ЛПТfl, ˜ЪУ ФрЛ‚В‰ВММУВ ‚˚р‡КВМЛВ fl‚ОflВЪТfl ФУОМ˚П ‰ЛЩЩВрВМˆЛ‡ОУП МВНУЪУрУИ ЩЫМНˆЛЛ Φ(x,y) .

é·ÓÁ̇˜ËÏ P(x,y)dx =

1

, Q(x,y)dy =

2y

.

x +y2

x +y2

 

 

 

ç‡È‰ÂÏ

 

 

 

 

70

Соседние файлы в папке лекции_3