Выражение объема в криволинейных координатах

Страница 1

Возвращаясь к предположениям и обозначениям п° 1.1, поставим себе задачей выразить объем (ограниченного) тела в пространстве . Иным интегралом, распространенным на соответствующее тело в пространстве .

Искомый объем выражается, прежде всего поверхностным интегралом второго типа:,распространенным на внешнюю сторону поверхности . Отсюда постараемся перейти к обыкновенному двойному интегралу.

Будем исходить из параметрических уравнений поверхности ( изменяются в области на плоскости ). Тогда уравнения выразят, очевидно, поверхность .

Полагая , имеем:.

При этом интеграл берется со знаком плюс, если ориентация поверхности , связанная с рассмотрением внешней ее стороны соответствует ориентации плоскости , что всегда можно предположить.

Так как зависят от через посредство переменных , то, по известному свойствy функциональных определителей:

.

Подставляя выражение в полученный выше интеграл, найдем:

.

Сопоставим этот интеграл с поверхностным интегралом второго типа, распространенным на внешнюю сторону поверхности :

.

Если его преобразовать, исходя из параметрических уравнений к обыкновенному двойному интегралу придем как раз к интегралу. Единственное различие между этими интегралами может заключаться лишь в знаке: если ориентация плоскости соответствует ориентации поверхности , связанной с рассмотрением внешней ее стороны, то интегралы равны, в противном же случае они разнятся знаками.

Наконец, от интеграла по формуле Остроградского можно перейти к тройному интегралу по области :

.

Подинтегральное выражение равно:

Сумма, стоящая здесь в первой строке, равна якобиану:

,

в чем легко убедиться, разлагая этот определитель по элементам последней строки; сумма же в квадратных скобках, как показывает непосредственное вычисление, равна нулю. Таким образом, приходим к формуле:

.

Если вспомнить, что по предположению якобиан сохраняет знак, который он сообщает и интегралу, то станет ясно (так как здесь считаем ), что знак перед интегралом должен совпасть со знаком якобиана. Это дает нам право переписать полученный результат в окончательной форме:

Страницы: 1 2

Новые статьи:

Клиника
При умственной отсталости, представляющей собой полиморфную группу патологических состояний, отмечается большое разнообразие клинико-психопатологических расстройств. Поэтому клиническая систематика УО строится на широко используемых понятиях «дифференцированная» и «недифференцированная» умственная ...

Особенности научных исследований в курсе "Агрохимия"
"Агрохимия - наука об оптимизации питания растений, применения удобрений и плодородия почвы с учетом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качества продукции." (цит. по Минееву, 2006). Агрохимия, как наука занимается разработкой теоретических основ и агротехнических ...

Типология игр для дошкольников
Различают игры. По способу проведения (с водящим, без водящего, с предметами, без предметов, ролевые, сюжетные). По физическим качествам, преимущественно проявленным в игре (игры, преимущественно способствующие воспитанию силы, выносливости, ловкости, быстроты, гибкости). По отношению к структуре у ...

Разделы

Copyright © 2020 - All Rights Reserved - www.detailededu.ru