Госы 5к Надя / лекции_3 / kr-int
.pdfз‡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 |
=1ab2∫π 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 = B∫P(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
(x+Δx,y)
Φ(x + x,y) = ∫ P(x,y)dx +Q(x,y)dy =
|
(a,b) |
|
(x,y) |
(x+Δx,y) |
|
= ∫ Pdx +Qdy + ∫ Pdx +Qdy |
. |
|
(a,b) |
(x,y) |
|
|
(x+Δx,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) = x+Δ∫x 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) . |
x→0 |
x |
x→0 |
àÚ‡Í, Ï˚ ÔÓÎÛ˜ËÎË
∂Φ(x,y) |
= lim |
Φ(x + |
x,y) −Φ(x,y) |
=P(x,y) . |
∂x |
|
x |
||
x→0 |
|
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