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10.7 斯托克斯公式

§10.7\S10.7 斯托克斯公式#

II 类曲线积分 ←→II 类曲面积分

定理:

LPdx+Qdy+Rdz=ΣyzQRdydzxzPRdzdx+xyQRdxdy(有向ΣL满足右手定则)=ΣdydzdzdxdxdyxyzPQR(=ΣcosαcosβcosγxyzPQR)\begin{align*} \oint_LP \mathrm dx+ Q \mathrm dy + R \mathrm dz&=\iint_\Sigma \left | \begin{matrix} \dfrac{\partial}{\partial y} & \dfrac{\partial}{\partial z} \\ Q & R \\ \end{matrix} \right | \mathrm dy \mathrm dz - \left | \begin{matrix} \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial}{\partial z} \\ P & R \\ \end{matrix} \right | \mathrm dz \mathrm dx + \left | \begin{matrix} \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial}{\partial y} \\ Q & R\\ \end{matrix} \right | \mathrm dx \mathrm dy \quad(有向 \Sigma 与L满足右手定则)\\ &=\iint_\Sigma \left | \begin{matrix} \mathrm dy \mathrm dz & \mathrm dz \mathrm dx & \mathrm dx \mathrm dy \\ \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial }{\partial y} &\dfrac{\partial }{\partial z} \\ P & Q & R \end{matrix} \right |\\ (&=\iint_\Sigma \left | \begin{matrix} \cos \alpha & \cos \beta & \cos \gamma \\ \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial }{\partial y} &\dfrac{\partial }{\partial z} \\ P & Q & R \end{matrix} \right |) \end{align*}

例题#

I=L(2y+z)dx+(xz)dy+(yx)dzI=\oint_L (2y+z)\mathrm dx + (x-z) \mathrm dy + (y-x) \mathrm dzL:x+y+z=1L:x+y+z=1 与坐标面的交线

解:Σ:x+y+z=1\Sigma: x+y+z=1 上侧

I=Σdydzdzdxdxdyxyz2y+zxzyx=Σ2dydz+2dzdxdxdy=Dxy(2×1+2×11×1)dxdy=3Dxydxdy=32(Σ:z=1xy,n=(1,1,1))\begin{align*} I&=\iint_\Sigma \left | \begin{matrix} \mathrm dy \mathrm dz & \mathrm dz \mathrm dx & \mathrm dx \mathrm dy \\ \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial }{\partial y} &\dfrac{\partial }{\partial z} \\ 2y+z & x-z & y-x \end{matrix} \right | \\ &=\iint_\Sigma 2 \mathrm dy \mathrm dz + 2 \mathrm dz \mathrm dx - \mathrm dx \mathrm dy\\ &=\iint_{D_{xy}}(2\times 1 + 2\times 1 - 1\times 1)\mathrm dx \mathrm dy\\ &=3\iint_{D_{xy}} \mathrm dx \mathrm dy = \dfrac{3}{2}\\ (&\Sigma: z=1-x-y, \vec{n}=(1,1,1)) \end{align*}

旋度 rotA=ijkxyzPQR\mathrm rot \vec{A}=\left | \begin{matrix}\vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial}{\partial y} & \dfrac{\partial}{\partial z} \\P & Q & R \end{matrix} \right |

10.7 斯托克斯公式
https://gitee.com/jason_ren/advanced-math-note
作者
Jason Ren
发布于
2025-12-03
许可协议
CC BY-SA 4.0

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