格林公式01 stoks01,奥--高公式01格林定理連結了一個封閉曲線上的線積分與一個邊界為 C 且平

来源: 2011-07-19 10:33:20 [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读:

在物理學與數學中, 格林定理連結了一個封閉曲線上的線積分與一個邊界為 C 且平面區域為 D 的雙重積分。 格林定理是斯托克斯定理的二維特例,以英國數學家喬治·格林(George Green)命名。

曲线积分条件:分段光滑。
光滑:有切线
请参考两类曲线积分的计算过程,思考为什么是光滑,而不是可导。
分段:(有限多段)
请比教一元积分(含广义积分)条件:有限个间断点,且分段可积,请思考为什么是有限个。


公式可用在复连通!
用法:只要注意积分边界方向,外逆时针,内顺时针。

这两个小问题太低级了,可见你基本功夫不扎实。
光这些完全无法理解公式本质。



格林公式和stoks意义相同

一首先来看大的共性
等价于
1:定积分基本公式:ab区间内积分=原函数在边界b与a处的差

2:格林公式:在xoy面上小区域的二重积分=该区域边界线上的积分。
   stoks公式:一小快空间曲面上积分=等于该曲面边界线上的积分
  格林公式:stoks公式的特例

3  奥--高公式:空间区域上积分=等于该区域边界曲面上的积分


二 这三组公式表现出2个共同特点,1个典型不同点!
相同点:
1 积分重数下降一重
2 内部计算转化为边界计算

不同点:书写格式和运用。
书写:
定积分公式:区间转化为边界
格林公式,stoks公式,奥高公式:边界转化为区域

运用:和书写计算方向相同。
不同点的原因:

定积分求原函数容易
其他公式积分的相当于求这些旋度和散度的原函数,很难计算;
把边界积分化成区域积分容易,然后统一用重积分方法处理。

旋度和散度:(通过物理实践理解公式)
想象区域内每点(或者每点的微小区域附近)
旋度不为零:有旋涡(在任意某点微小区域内,循环流动的物质,逆时针为正,顺时针为负
散度不为零:有源场(在任意某点微小区域,流进和流出的东西不相等,散度为正表示流出,散度为负表示流进)

1格林公式与stoks公式:
关键:理解旋度与环量(看课本上stoks公式)

结论1:(公式直接含义)
面上旋度总和等于这个边界上的环量
结论2:(无旋场就是保守力场)
旋度为零(无旋场)--积分与路径无关,只与位置有关。

保守力场做功只与位置有关系。比如地球引力场,静电场。他们的引力线不成旋涡状---不能对物体进行回旋加速(环量总是为0,)

下边顺便解释一下奥---高公式

空间区域上积分=等与边界面上积分
可以理解为:
(用流体来解释)
(假设空间已经充斥了这样的不可压缩流体)
封闭空间任意点自动生成的流体量的总和
总是等于流出这个空间表面的流体量

每一点生成流体叫散度=空间流量函数(p,q,r)的散度


四 奥--高公式 有没有二纬形式这个形式与格林公式有没有关系。
例如:1(p,q)是平面流量,求流出区域边界的流量等于多少?(用奥高公式)
      比较 2(-q,p)是平面流量,求边界围线积分(用格林公式)
      你会吃惊的发现两公式完全一样

从上边两个力场处处正交
也许我们能分析出场。在两个垂直方向上力场的不同效果。比如地震的横向地球面切面方向作用,与垂直地面作用是不同的。


   
好了估计你可以自己思考明白了。
大学所有积分合起来都没有分家是一个结构精妙的统一体系