双侧曲面
数学术语
假定一个法向量在某个空间中的光滑曲面上的一条闭曲线移动,并保持它是曲面的法向量,如果不管如何选择闭曲线,当回到出发点时法向量的指向与它原来的指向总是一致的,则称该曲面是双侧的。
概念
光滑曲面 上任取一点 ,过点 的法线有两个方向,如果选定法线的某个方向为指定的方向,当点在曲面上连续移动时,法线也连续变动、当动点从 出发沿着曲面上任意一条不越过曲面边界的封闭曲线又回到原位置 时,法线的指向保持不变,称这种曲面为双侧曲面。
基本原理
性质
(1)由于第二类曲面积分是在双侧曲面指定的一侧进行的,如果考虑不同的侧面,此时 的方向相反,因而面积的投影相差一负号,若记曲面 的某一侧为 ,相反一侧为 ,则
因此,当改变曲面的侧,积分改变符号,这与第一类曲面积分是一个显著差别。
对于曲面的侧,若曲面非封闭,可分为上侧与下侧,前侧与后侧,左侧与右侧;若曲面封闭,则可分为外侧与内侧。
(2)若曲面 分为两块曲面 与 ,即 , 与 没有公共内点,但不改变曲面的侧,则
计算法
第二类曲面积分可化为二重积分来计算,但须注意到被积函数中的变量应满足曲面方程,是面积元素分别在各坐标面上的投影,计算公式为
其中,当法线矢量的方向角为锐角时,相应积分号下取“”号;为锐角时取“”号,特别,若为时,则相应积分值为零。而是曲面的方程的三种表示,它们分别在上都是单值连续函数。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:45
目录
概述
概念
基本原理
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