第四节对弧长的曲线积分精选文档.ppt

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1、第四节对弧长的曲线积分本讲稿第一页，共三十页G 表示的几种表示的几种几何形体以及其上的积分几何形体以及其上的积分：D闭区间闭区间a,ba,bL(平面有界平面有界 闭区域闭区域)（平面有限平面有限 曲线段）曲线段）（有限曲（有限曲 面片）面片）(空间有界空间有界 闭区域闭区域)(空间有限空间有限 曲线段曲线段)二重积分二重积分三重积分三重积分对弧长的曲线积分对弧长的曲线积分对面积的曲面积分对面积的曲面积分本讲稿第二页，共三十页几何形体上的积分几何形体上的积分重积分重积分对弧长的（第一类）曲线积分对弧长的（第一类）曲线积分对面积的（第一类）曲面积分对面积的（第一类）曲面积分本讲稿第三页，共三十页当

2、当G为平面或空间有限光滑为平面或空间有限光滑(或分段光滑或分段光滑)曲线曲线(L或或 )时，积分称为时，积分称为对弧长的曲线积分对弧长的曲线积分或或第一类曲线积分第一类曲线积分,即即当当L(或或 )为为简单闭曲线简单闭曲线时时,对弧长的积分记为对弧长的积分记为本讲稿第四页，共三十页计算思路计算思路：化为定积分来计算化为定积分来计算点在点在L上变化上变化 复习弧长微分概念复习弧长微分概念对弧长的曲线积分的计算对弧长的曲线积分的计算本讲稿第五页，共三十页(1)(1)直角坐标情形直角坐标情形对对x取取有有弧长微分公式弧长微分公式 以直代曲以直代曲一、弧长微分一、弧长微分过点过点M作切线，作切线，本讲

3、稿第六页，共三十页(2)参数方程情形参数方程情形曲线弧为曲线弧为且在且在上具有连续导数上具有连续导数弧长微分公式弧长微分公式本讲稿第七页，共三十页(化为定积分化为定积分)（1 1）参数方程情形）参数方程情形其中其中且且设曲线设曲线二、对弧长二、对弧长曲线积分的计算曲线积分的计算1.1.平面曲线积分平面曲线积分本讲稿第八页，共三十页(化为对化为对t t 的定积分的定积分)因此因此计算公式计算公式本讲稿第九页，共三十页第一类曲线积分的计算公式第一类曲线积分的计算公式注注1:1:故右端的定积分存在故右端的定积分存在.本讲稿第十页，共三十页注注2:在第一型曲线积分的计算中在第一型曲线积分的计算中,定积

4、分的定积分的下限一定要小于上限下限一定要小于上限.本讲稿第十一页，共三十页（2）直角坐标情形）直角坐标情形化成参数方程化成参数方程若若本讲稿第十二页，共三十页例例1 1计算计算其中其中L的方程是的方程是解解先求参数形式的弧微分先求参数形式的弧微分本讲稿第十三页，共三十页本讲稿第十四页，共三十页例例2 2计算计算其中其中L是以是以为顶点的为顶点的三角形边界三角形边界.L是分段光滑弧段是分段光滑弧段,解解本讲稿第十五页，共三十页在在OA上，上，故故在在AB上，上，故故本讲稿第十六页，共三十页故故在在BO上，上，因此因此本讲稿第十七页，共三十页2.空间对弧长的曲线积分计算空间对弧长的曲线积分计算(参

5、数情形参数情形)曲线曲线平面情形的推广平面情形的推广本讲稿第十八页，共三十页例例3 3计算计算其中其中是螺线是螺线的第一圈的第一圈解解本讲稿第十九页，共三十页本讲稿第二十页，共三十页以圆弧的圆心为坐标原点以圆弧的圆心为坐标原点,例例4 4 有一段铁丝成半圆形有一段铁丝成半圆形L，半径为半径为R，其上任一点的线密度的大小等于该点到其其上任一点的线密度的大小等于该点到其两端点连线的距离，两端点连线的距离，求其质量求其质量.L的对称轴为的对称轴为y 轴轴.则则建立坐标系建立坐标系:解解线密度为线密度为质量为质量为本讲稿第二十一页，共三十页 L(半圆弧半圆弧)的参数方程为的参数方程为本讲稿第二十二页，

6、共三十页小小 结结对弧长的曲线积分的计算对弧长的曲线积分的计算-化为定积分化为定积分1.把积分路径把积分路径L代入代入被积函数；被积函数；2.根据积分路径根据积分路径L的不同的表示形式，的不同的表示形式，求出求出弧微分弧微分.3.定出定积分的上下限，定出定积分的上下限，下限小于上限下限小于上限.本讲稿第二十三页，共三十页(1)曲线弧为曲线弧为参数方程参数方程的计算的计算(2)曲线弧的方程为曲线弧的方程为显函数方程显函数方程的计算的计算将显函数方程化为参数形式：将显函数方程化为参数形式：本讲稿第二十四页，共三十页思考题思考题1.1.以下两式正确否？以下两式正确否？（1 1）区域）区域则则(错误错

7、误)（2 2）曲线）曲线则则(正确正确)本讲稿第二十五页，共三十页 2.若有不均匀的椭圆若有不均匀的椭圆形构件，形构件，其上一点其上一点的线密度的线密度 则此椭圆形构件则此椭圆形构件的平均线密度是的平均线密度是 提示：平均线密度提示：平均线密度=质量质量M/曲线长曲线长L平均线密度平均线密度本讲稿第二十六页，共三十页平均线密度平均线密度本讲稿第二十七页，共三十页讨论题 由此给出对弧长的曲线积分的由此给出对弧长的曲线积分的几何意义几何意义.已知一柱面的准线（平面曲线）和高，可以已知一柱面的准线（平面曲线）和高，可以利用积分求出它的面积吗？利用积分求出它的面积吗？提示：由定积分的几何意义推广提示：由定积分的几何意义推广.答：柱面的侧面积答：柱面的侧面积（准线准线y=y(x)为底边，为底边，z=f(x,y)为为高高的面积）的面积）y=y(x)本讲稿第二十八页，共三十页平面上对弧长的曲线积分几何意义：平面上对弧长的曲线积分几何意义：本讲稿第二十九页，共三十页作 业P.131 本讲稿第三十页，共三十页