- •Оглавление
- •1*. Определенный интеграл. Интегральная сумма. Верхняя и нижняя интегральные суммы. Их свойства.
- •2**. Ограниченность интегрируемой функции.
- •3**(-). Критерий интегрируемости ограниченной на отрезке функции.
- •4≠. Теорема об интегрируемости монотонной на отрезке, а также непрерывной на отрезке функций.
- •5*. Основные свойства определенного интеграла.
- •6*. Формула среднего значения для определенного интеграла.
- •7. Интеграл с переменным верхним пределом. Его непрерывность и дифференцируемость.
- •8. Формула Ньютона-Лейбница для определенного интеграла.
- •9. Вычисление определенного интеграла по частям и заменой переменной.
- •10. Применение определенного интеграла (площадь плоской фигуры, длина дуги кривой, объем тела вращения).
- •13. Интегральный признак Коши сходимости числового ряда.
- •28. Замена переменных в двойном интеграле. Пример: случай полярных координат.
- •29. Замена переменных в тройном интеграле. Цилиндрические и сферические координаты.
- •30. Вычисление площади гладкой поверхности, заданной параметрически и в явном виде.
- •31. Определение криволинейных интегралов первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •33. Поверхностные интегралы первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •34. Теорема Гаусса-Остроградского, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •35. Формула Стокса, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •36. Скалярное и векторное поля. Градиент, дивергенция, ротор. Потенциальное и соленоидальное поля.
- •37. Оператор Гамильтона. (набла) его применение (примеры).
- •38. Основные понятия, относящиеся к обыкновенным дифференциальным уравнениям (оду) первого порядка: общее и частное решения, общий интеграл, интегральная кривая. Задача Коши, ее геометрический смысл.
- •43. Уравнение n-го порядка с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение. Фундаментальная система решений (фср) однородного уравнения, общее решение неоднородного уравнения.
- •44. Система линейных дифференциальных уравнений первого порядка. Фср однородной системы. Общее решение однородной системы.
33. Поверхностные интегралы первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.


– задание поверхности.

Спроектируем S на
плоскость xy, получим область D.
Разобьём область D
сеткой линий на части, называемые Di.
Из каждой точки каждой линии проведём
параллельные z
линии, тогда и S
разделится на Si.
Составим интегральную сумму:
.
Устремим максимум диаметра Di
к нулю:
,
получим:

Это поверхностный интеграл первого рода

Так считается поверхностный интеграл первого рода.
Определение вкратце. Если существует конечный предел интегральной суммы, не зависящий от способа разбиения S на элементарные участки Si и от выбора точек, то он называется поверхностным интегралом первого рода.
При переходе от переменных x и y к u и v:
![]()
![]()


![]()

![]()

П
оверхностный
интеграл обладает всеми свойствами
обычного интеграла. См. в вопросах выше.
Определение поверхностного интеграла второго рода, его основные свойства и вычисление. Связь с интегралом первого рода.
Пусть задана
поверхность S, ограниченная линией L
(рис. 3.10). Возьмём на поверхности S
какой-нибудь контур L, не имеющий общих
точек с границей L. В точке М контура L
можно восстановить две нормали
и
к поверхности S. Выберем какое-либо одно
из этих направлений. Обводим точку M по
контуру L с выбранным направлением
нормали.
Если в исходное
положение точка M вернётся с тем же
направлением нормали (а не с противоположным),
то поверхность S называют двусторонней.
Мы будем рассматривать только двусторонние
поверхности. Двусторонней поверхностью
является всякая гладкая поверхность с
уравнением
.
Пусть S – двусторонняя незамкнутая поверхность, ограниченная линией L, не имеющей точек самопересечения. Выберем определённую сторону поверхности. Будем называть положительным направлением обхода контура L такое направление, при движении по которому по выбранной стороне поверхности сама поверхность остаётся слева. Двусторонняя поверхность с установленным на ней таким образом положительным направлением обхода контуров называется ориентированной поверхностью.
Перейдём к построению
поверхностного интеграла второго рода.
Возьмём в пространстве двустороннюю
поверхность S, состоящую из конечного
числа кусков, каждый из которых задан
уравнением вида
или является цилиндрической поверхностью
с образующими, параллельными оси Oz.
Пусть R(x,y,z) –
функция, опредёленная и непрерывная на
поверхности S. Сетью линий разбиваем S
произвольным образом на n "элементарных"
участков ΔS1,
ΔS2,
..., ΔSi,
..., ΔSn,
не имеющих общих внутренних точек. На
каждом участке ΔSi
произвольным образом выберем точку
Mi(xi,yi,zi)
(i=1,...,n). Пусть (ΔSi)xy
– площадь проекции участка ΔSi
на координатную плоскость Оху, взятая
со знаком "+", если нормаль к
поверхности S в точке Mi(xi,yi,zi)
(i=1,...,n) образует с осью Oz острый угол, и
со знаком "–", если этот угол тупой.
Составим интегральную сумму для функции
R(x,y,z) по поверхности S по переменным x,y:
.
Пусть λ – наибольший из диаметров ΔSi
(i = 1, ..., n).
Если существует
конечный предел
,
не зависящий от способа разбиения
поверхности S на "элементарные"
участки ΔSi
и от выбора точек
,
то он называется поверхностным интегралом
по выбранной стороне поверхности S от
функции R(x,y,z) по координатам х, у (или
поверхностным интегралом второго рода)
и обозначается
.
Аналогично можно
построить поверхностные интегралы по
координатам x, z или у, z по соответствующей
стороне поверхности, т. е.
и
.
Если существуют
все эти интегралы, то можно ввести
"общий" интеграл по выбранной
стороне поверхности:
.
Поверхностный интеграл второго рода обладает обычными свойствами интеграла. Заметим лишь, что любой поверхностный интеграл второго рода изменяет знак при перемене стороны поверхности.
Связь между поверхностными интегралами первого и второго рода.
Пусть поверхность
S задана уравнением: z = f(x,y), причем f(x,y),
f'x(x,y), f'y(x,y) — непрерывные функции в
замкнутой области τ (проекции поверхности
S на координатную плоскость Оху), а
функция R(x,y,z) непрерывна на поверхности
S. Нормаль к поверхности S, имеющая
направляющие косинусы cos α, cos β, cos γ,
выбрана к верхней стороне поверхности
S. Тогда
.
Для общего случая имеем:

= ![]()

