Поверхностный интеграл

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Содержание

[править] Поверхностный интеграл первого рода

Пусть Σ - поверхность в пространстве R3, тогда интеграл ~ \iint\limits_{\Sigma}f(x,y,z)d\sigma называется поверхностным интегралом первого рода по поверхности Σ. Если поверхность задана как {x, y, z(x,y)}, то d\sigma = \sqrt{1+Z_x^2+Z_y^2}\;dxdy

Поверхностный интеграл по поверхности Σ, взаимнооднозначно проецируемой на плоскость xOy вычисляется сведением его к двойному интегралу по площадке Dxy:

~ \iint\limits_{\Sigma}f(x,y,z)d\sigma = \iint\limits_{Dxy}f(x,y,z)|_{z=z(x,y)}\;\sqrt{1+Z_x^2+Z_y^2}\;dxdy

Последний, в свою очередь, решается приведением к повторному интегралу. Поверхностный интеграл первого рода существует, если поверхность ограничена, а функция непрерывна на замкнутой поверхности.

[править] Свойства

1. Линейность: ~\iint\limits_{\Sigma}(\alpha f + \beta g)d\sigma = \alpha \iint\limits_{\Sigma}fd\sigma + \beta \iint\limits_{\Sigma}gd\sigma

2. Аддитивность: ~\iint\limits_{\Sigma_1}fd\sigma + \iint\limits_{\Sigma_2}fd\sigma = \iint\limits_{\Sigma_1+\Sigma_2}fd\sigma

3. Монотонность:

  • если f > g, то \iint\limits_{\Sigma}fd\sigma > \iint\limits_{\Sigma}gd\sigma
  • для f \ge 0 если \Sigma_1 \in \Sigma_2, то \iint\limits_{\Sigma_1}fd\sigma < \iint\limits_{\Sigma_2}fd\sigma

4. Теорема о среднем для непрерывной функции f и замкнутой ограниченной поверхности Σ:

~\iint\limits_{\Sigma}fd\sigma = f(\xi)\iint\limits_{\Sigma}d\sigma = f(\xi)\;\mu(\sigma)

[править] Поверхностный интеграл второго рода

Поверхностным интегралом второго рода от функции f называется каждый из интегралов:

(1): \iint\limits_{\Sigma+}f(x,y,z)dxdy

(2): \iint\limits_{\Sigma+}f(x,y,z)dxdz

(3): \iint\limits_{\Sigma+}f(x,y,z)dydz

(4): \iint\limits_{\Sigma-}f(x,y,z)dxdy

(5): \iint\limits_{\Sigma-}f(x,y,z)dxdz

(6): \iint\limits_{\Sigma-}f(x,y,z)dydz

Связь между поверхностным интегралом второго и первого рода: ~ \iint\limits_{\Sigma+}f(x,y,z)dydz = \iint\limits_{\Sigma}f(x,y,z)cos(+\nu\hat{;}i)d\sigma, где ν — единичный вектор нормали поверхности Σ, i — орт.

[править] Свойства

Совпадают со свойствами интеграла первого рода, добавляются свойства, связанные с ориентацией поверхности. При замене ориентации на противоположную поверхностный интеграл второго рода меняет знак.

[править] См. также