曲线积分与曲面积分单元测试
第八章 曲线积分和曲面积分题目+简案

的封闭曲线, L 的方向为逆时针方向。
答案:(1)18
(2)16 (3) 2
五、证明: (2x sin y)dx x cos ydy 是某一函数的全微分,并求出一个原函数.
答案:所求原函数为 x2 x sin y C . ( C 为任意常数).
六、⑴在全平面上,证明:曲线积分 y2exdx 2 yexdy 与路径无关,并求 y2exdx 2yexdy L
L
L
P(
x,
y)
2x x2 Q(x, y)(1 x) ds .
十、证明:曲线积分有估计式 P(x, y)dx Q(x, y)dy LM ,其中L 为积分路径的长度, L
M max P2 Q2 . ( x, y)L
答案:证明略.
十一、计算下列曲面积分。
(1)计算曲面积分 dS , 其中 是球面 x2 y2 z2 a2 被平面 z h (0 h a) 截出的
z
顶部.
(2)计算曲面积分 (xz 36x2 9 y2 4z2 )dS, 其中 是 x2 y2 z2 1,其面积为 A.
49
(3)计算 I (x z2 )dydz zdxdy ,其中 是 z 1 (x2 y2 ) 介于平面 z 0 及 z 2
3. 设 为球面 x2 y2 z2 1,则 3x2ds 4 .
1 4. 设 u ln x2 y2 z2 ,则 div(gradu) x2 y2 z2 .
5. 设 是有向光滑曲面,则第二型曲面积分 Pdydz Qdzdx Rdxdy 化为第一型曲面积
(x2 y 2 z )2 3
大学高数下册试题及答案第9章

大学高数下册试题及答案第9章第九章曲线积分与曲面积分作业13对弧长的曲线积分1.计算,其中为直线及抛物线所围成的区域的整个边界.解:可以分解为及2.,其中为星形线在第一象限内的弧.解:为原式3.计算,其中折线ABC,这里A,B,C依次为点.解:4.,其中为螺线上相应于从变到的一段弧.解:为5.计算,其中L:.解:将L参数化,6.计算,其中L为圆周,直线及轴在第一象限内所围成的扇形的整个边界.解:边界曲线需要分段表达,从而需要分段积分从而作业14对坐标的曲线积分1.计算下列第二型曲线积分:(1),其中为按逆时针方向绕椭圆一周;解:为原式(2),其中是从点到点的一段直线;解:是原式(3),其中是圆柱螺线从到的一段弧;解:是原式(4)计算曲线积分,其中为由点A(-1,1)沿抛物线到点O(0,0),再沿某轴到点B(2,0)的弧段.解:由于积分曲线是分段表达的,需要分段积分;原式2.设力的大小等于作用点的横坐标的平方,而方向依轴的负方向,求质量为的质点沿抛物线从点移动到点时,力所作的功.解:3.把对坐标的曲线积分化成对弧长的曲线积分,其中为:(1)在平面内沿直线从点到点;(2)沿抛物线从点到点.解:(1)(2)作业15格林公式及其应用1.填空题(1)设是三顶点(0,0),(3,0),(3,2)的三角形正向边界,12.(2)设曲线是以为顶点的正方形边界,不能直接用格林公式的理由是_所围区域内部有不可道的点_.(3)相应于曲线积分的第一型的曲线积分是.其中为从点(1,1,1)到点(1,2,3)的直线段.2.计算,其中L是沿半圆周从点到点的弧.解:L加上构成区域边界的负向3.计算,其中为椭圆正向一周.解:原式4.计算曲线积分其中为连续函数,是沿圆周按逆时针方向由点到点的一段弧.解:令则,原式5.计算,其中为(1)圆周(按反时针方向);解:,而且原点不在该圆域内部,从而由格林公式,原式(2)闭曲线(按反时针方向).解:,但所围区域内部的原点且仅有该点不满足格林公式条件,从而可作一很小的圆周(也按反时针方向),在圆环域上用格林公式得,原式6.证明下列曲线积分在平面内与路径无关,并计算积分值:(1);解:由于在全平面连续,从而该曲线积分在平面内与路径无关,沿折线积分即可,原式(2);解:由于在全平面连续,从而该曲线积分在平面内与路径无关,沿直线积分也可,原式(3).解:由于在全平面连续,从而该曲线积分在平面内与路径无关,沿折线积分即可,原式7.设在上具有连续导数,计算,其中L为从点到点的直线段.解:由于在右半平面连续,从而该曲线积分右半平面内与路径无关,沿曲线积分即可,原式8.验证下列在整个平面内是某一函数的全微分,并求出它的一个原函数:(1);解:由于在全平面连续,从而该曲线积分在平面内是某一函数的全微分,设这个函数为,则从而,(2);解:由于在全平面连续,从而该曲线积分在平面内是某一函数的全微分,设这个函数为,则原式可取(3)解:可取折线作曲线积分9.设有一变力在坐标轴上的投影为,这变力确定了一个力场,证明质点在此场内移动时,场力所作的功与路径无关.证:,质点在此场内任意曲线移动时,场力所作的功为由于在全平面连续,从而质点在此场内移动时,场力所作的功与路径无关.作业16对面积的曲面积分1.计算下列对面积的曲面积分:(1),其中为锥面被柱面所截得的有限部分;解:为,原式(2),其中为球面.解:为两块,原式2.计算,是平面被圆柱面截出的有限部分.解:为两块,,原式(或由,而积分微元反号推出)3.求球面含在圆柱面内部的那部分面积.解:为两块,原式4.设圆锥面,其质量均匀分布,求它的重心位置.解:设密度为单位1,由对称性可设重点坐标为,故重点坐标为5.求抛物面壳的质量,此壳的密度按规律而变更.解:作业17对坐标的曲面积分1.,其中是柱面被平面及所截得的在第一卦限内的部分前侧.解:原式=2.计算曲面积分,其中为旋转抛物面下侧介于平面及之间的部分.解:原式=3.计算其中是平面所围成的空间区域的整个边界曲面的外侧.解:分片积分。
曲线曲面积分(单元练习题)答案

曲线积分与曲面积分单元练习题一、 填空题:1.设L 为122=+y x 上点)0,1(到)0,1(-的上半弧段,则2d Ls ⎰= π2;2.⎰+Cds y x z 22= 285π ,其中C 是曲线⎪⎩⎪⎨⎧===t z t y tx sin 2cos 2介于0=t 到π=t 一段; 3.L 为逆时针方向的圆周:4)3()2(22=++-y x ,则=-⎰Lxdy ydx π8-;4.设C 是由x轴、y轴与直线x+y=1围成的区域的正向边界,则⎰=-Cxdy ydx1-;5. 第一类曲面积分⎰⎰∑dS =的面积∑;6. 设曲面∑为:2222x y z a ++=,则222()xy z dS ∑++=⎰⎰44a π;7.设∑:2222a z y x =++.则dS z ⎰⎰∑2=434a π; 8.格林(Green)公式指出了下列两类积分:_平面上第二类曲线积分和二重积分之间关系。
高斯(Gauss)公式指出了下列两类积分:空间上的第二类曲面积分与三重积分__之间关系。
二、计算题: 1.计算⎰Lds y ,其中L 是抛物线2x y =上自点(0,0)到(1,1)的一段弧。
解12155|)41(121411023212-=+=+⎰x dx x x 。
2.计算⎰Lxyds ,其中L 为从(0,0)到(2,0)的上半圆弧:)0(222≥=+y x y x。
解2sin )cos 1(0=+=⎰⎰πtdt t xyds L3.已知平面曲线弧段L 是圆 4 22=+y x 上从点 ()0,2到()2,0的有向弧段,试计算⎰=Lxydx I .解 ()t d t t I cos 2sin 2cos 220⎰π=dt t t ⎰π-=202sin cos 838-=4.计算224(2)()LI x xy dx x y dy =+++⎰,其中L 为由点(0,0)O 到点(1,1)A 的曲线sin2y x π=.解法一:由于2242,P x xy Q x y =+=+,2P Q x y x∂∂==∂∂,所以积分与路径无关。
曲线曲面积分单元测试题

高等数学曲线曲面积分 单元测试题第一部分 本试卷满分100分,其中卷面分10分,后面附有详细的解答过程。
一 单选题(每题 4 分 共12 分)1 下列说法正确的是( ).A 格林公式建立了某些第二类曲线积分与三重积分之间的联系。
B 高斯公式建立了某些第二类曲面积分与二重积分之间的联系。
C 斯托克斯公式建立了某些第二类曲线积分与二重积分之间的联系。
D 以上说法都不对。
2 下列积分是第二类曲线积分的是 ( ).A ⎰10sin xdyB ()⎰+L ds y 12C ()⎰+L dx x 12D ⎰10sin xdx3 设Ω是空间区域(){}()0,,2222>≤++a a z y x z y x ,有向曲面∑是球面2222a z y x =++的外侧,∑在xoy 平面上的投影区域(){},,222a y x y x D xy ≤+=,下列曲面积分等式成立的是( )。
A 、⎰⎰⎰⎰=∑xy D zdxdy y x zdS y x 2222,B 、⎰⎰⎰⎰−−=∑xy D dxdy y x a y x zdxdy y x 2222222,C 、()022=+⎰⎰∑dxdy y x ,D 、()52222333433a dv a dv z y x dxdy z dzdx y dydz x π==++=++⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰ΩΩ∑。
二 填空题(每题5分,共计15分)1 已知L 为圆:x y x 222=+的正方向,则曲线积分()()Lx y dx y x dy −+−=⎰________. 2 已知平面区域D 是圆322≤+y x ,L 是D 的边界曲线并取正向,依据格林公式可得()()⎰=+++Ldy x y dx y x sin cos ________. 3 已知平面曲线L 是圆222x y +=,则=⎰Lds _______. 三、解答题(每题7分,共计63分)1 求曲线积分⎰Lxds ,其中L 为抛物线2x y =上从(0,0)到(1,1)的一段。
曲线积分曲面积分测试题

曲线积分曲面积分测试题一、选择题: 1、 设L 为230,0≤≤=y x x ,则⎰Lds 4的值为( ). (A)04x , (B),6 (C)06x .2、 设L 为直线0y y =上从点),0(0y A 到点),3(0y B 的有向直线段,则⎰Ldy 2=( ). (A)6; (B) 06y ; (C)0.3、 若L 是上半椭圆⎩⎨⎧==,sin ,cos t b y t a x 取顺时针方向,则 ⎰-L xdy ydx 的值为( ). (A)0; (B)ab 2π; (C)ab π.4、设),(,),(y x Q y x P 在单连通区域D 内有一阶连续偏导数,则在D 内与⎰+L Qdy Pdx 路径无关的条件 D y x yP x Q ∈∂∂=∂∂),(,是( ). (A)充分条件; (B)必要条件; (C)充要条件.5、设∑为球面1222=++z y x ,1∑为其上半球面,则 ( )式正确. (A)⎰⎰⎰⎰∑∑=12zds zds ;(B)⎰⎰⎰⎰∑∑=12zdxdy zdxdy ;(C)⎰⎰⎰⎰∑∑=1222dxdy z dxdy z . 6、若∑为)(222y x z +-=在xoy 面上方部分的曲面 , 则⎰⎰∑ds 等于( ). (A)⎰⎰⋅+r rdr r d 022041πθ;(B)⎰⎰⋅+2022041rdr r d πθ; (C)⎰⎰⋅+2022041rdr r d πθ. 7、若∑为球面2222R z y x =++的外侧,则 ⎰⎰∑zdxdy y x 22等于( ).(A) ⎰⎰--xy D dxdy y x R y x 22222; (B) 2⎰⎰--xyD dxdy y x R y x 22222; (C) 0 . 8、曲面积分⎰⎰∑dxdy z 2在数值上等于( ). (A) 向量z 2穿过曲面∑的流量; (B) 面密度为2z 的曲面∑的质量; (C) 向量z 2穿过曲面∑的流量 . 9、设∑是球面2222R z y x =++的外侧,xy D 是xoy 面上的圆域222R y x ≤+,下述等式正确的是( ). (A)⎰⎰⎰⎰--=∑xy D dxdy y x R y x zds y x 2222222; (B)⎰⎰⎰⎰+=+∑xyD dxdy y x dxdy y x )()(2222; (C) ⎰⎰⎰⎰--=∑xyD dxdy y x R zdxdy 2222. 10、若∑是空间区域Ω的外表面,下述计算中运用高斯公式正确的是( ). (A)⎰⎰∑++外侧dxdy y z dydz x )2(2=⎰⎰⎰Ω+dxdydz x )22(; (B)⎰⎰∑+--外侧zdxdy ydzdx x dydz yz x 232)( =⎰⎰⎰+-dxdydz x x )123(22; (C)⎰⎰∑++内侧dxdy y z dydz x )2(2=⎰⎰⎰Ω+dxdydz x )12(.二、计算下列各题:1、求⎰Γzds ,其中Γ为曲线⎪⎩⎪⎨⎧===,,sin ,cos t z t t y t t x )0(0t t ≤≤;2、求⎰-+-L x x dy y e dx y y e )2cos ()2sin (,其中L 为上半圆周222)(a y a x =+-,0≥y ,沿逆时针方向 . 三、计算下列各题:1、求⎰⎰∑++222z y x ds 其中∑是界于平面H z z ==及0之间的圆柱面222R y x =+; 2、 求⎰⎰∑-+-+-dxdy y x dzdx x z dydz z y )()()(222, 其中∑为锥面)0(22h z y x z ≤≤+=的外侧; 3、 ⎰⎰∑++++3222)(z y x zdxdy ydzdx xdydz 其中∑为曲面9)1(16)2(5122-+-=-y x z )0(≥z 的上侧 . 四、证明:22y x ydyxdx ++在整个xoy 平面除去y 的负半轴及原点的开区域G 内是某个二元函数的全微分,并求出一个这样的二元函数 . 五、求均匀曲面222y x a z --=的重心的坐标 . 六、求向量z y x ++=通过区域:Ω,10≤≤x10,10≤≤≤≤z y 的边界曲面流向外侧的通量 .七、流体在空间流动,流体的密度μ处处相同(1=μ), 已知流速函数zy yx xz 222++=,求流体在单位时间内流过曲面z z y x 2:222=++∑的流量(流向外侧)和沿曲线:L z z y x 2222=++,1=z 的环流量(从z 轴正向看去逆时针方向) .测验题答案一、1、B ; 2、C ; 3、C ; 4、C ; 5、B ;6、C ;7、B ;8、C ;9、C ; 10、B. 二、1、322)2(2320-+t ; 2、2a π. 三、1、R H arctg π2; 2、44h π-; 3、0. 四、)ln(21),(22y x y x u +=. 五、)2,0,0(a. 六、3. 七、0,1532π.。
(完整版)第十一章曲线积分与曲面积分A同步测试卷

第十一章 曲线积分与曲面积分同步测试A 卷一、单项选择题(每小题3分,共15分)1.设L 为从点(0,0)A 到点(4,3)B 的直线段,则()Lx y ds -=⎰( ).440033()()()(44--⎰⎰A x x dxB x x340044()()()(33--⎰⎰C y y dyD y y 2.设2222:x y z R ∑++=,Ω为∑围成的闭区域,则曲面积分222()x y z dS ∑++=⎰⎰Ò( ).242()sin ()RA d d r drB R dv ππθϕϕΩ⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 454()4()3C RD R ππ 3.设22:1L x y +=取正向,则22L xdy ydx I x y -==+⎰Ñ( ).()2()()0()2A B C D πππ-4. 设∑为球面2222x y z a ++=的外侧,222:xy D x y a +≤,则必有( ).2222()2()xyD A z dxdy a x y dxdy ∑=--⎰⎰⎰⎰乙 2()0B z dxdy ∑=⎰⎰Ò 3222()3()xyD C z dxdy a x y dxdy ∑=--⎰⎰⎰⎰Ò 3()0D z dxdy ∑=⎰⎰Ò5.设F 3x =i 3y +j 3z +k ,则在点(1,0,1)P -处的散度div F =( ).()0()()()6A B C D二、填空题(每小题4分,共20分)6. 设L 是以(1,0),(3,2),(3,0)--A B C 为顶点的三角形区域的周界沿ABCA 方向,则(3)(2)-+-=⎰ÑLx y dx x y dy .7. 积分(2,3)(1,1)()()++-⎰x y dx x y dy .8. 设∑为半球面(0)=>z R 的上侧,则∑=++=⎰⎰I xdydz ydzdx zdxdy .9.设222:2⎧+=Γ⎨=⎩x y z z ,从z 轴正向往负向看去为逆时针方向,则曲线积分23Γ-+⎰Ñydx xzdy yz dz = . 10.设有力场F 22()(=+k x y y i -x j )(0)>y ,已知质点在此力场内运动时,场力F所作的功与路径的选择无关,则=k .三、解答题(共65分)11. (8分)计算曲线积分 22()=+⎰ÑLI x y ds ,其中L 是圆周22+=x y ax . 12. (8分)计算曲线积分 2()2=++⎰L x I xy x dx dy ,其中L 是圆周222+=x y R 在第一象限的部分由点(0,)R 到点(,0)R .13. (8分)计算 [(sin ()](cos )=-++-⎰x x LI e y b x y dx e y ax dy ,其中,a b 为正常数,L 为从点(2,0)A a沿曲线=y (0,0)O 的弧段.14. (8分)计算∑=I ,其中∑为锥面(0,0)=>>z a b 被平面=z b 所截下的部分.15. (8分)设333()()=++⎰⎰Òk t F t x dydz y dzdx z dxdy,其中()k t 为球面2222(0)++=>x y z t t 的外侧,求()'F t .16. (8分)设曲线积分[()]sin ()cos =--⎰xLI f x e ydx f x ydy 与路径无关,且(0)0=f ,求()f x .17. (8分)设L 为简单闭曲线,对围成的区域D 而言,取正向,n 为L 的外法线向量,(,)u x y 具有二阶连续偏导数,证明2222σ⎛⎫∂∂∂=+ ⎪∂∂∂⎝⎭⎰⎰⎰ÑL D uu u ds d n x y 18. (9分)设∑为椭球面222122++=x y z 的上半部分,点(,,)∈∑P x y z ,∏为∑在点P 处的切平面,(,,)ρx y z 为点(0,0,0)到平面∏的距离,求(,,)ρ∑=⎰⎰zI dS x y z .第十一章 曲线积分与曲面积分同步测试A 答案及解析一、单项选择题答案详细解析1. 解 线段AB 的方程为 3(04)4y x x =≤≤,因此 440033()((44-=-=-⎰⎰⎰Lx y ds x x x x故选()B .『方法技巧』 本题考查对弧长的曲线积分的计算.写出弧段的方程,代入积分公式即可.2.解 22224()4x y z dS R dS R π∑∑++==⎰⎰⎰⎰乙 故选()C .『方法技巧』 本题考查对面积的曲面积分及被积函数为1时,积分值等于积分区域的面积.『特别提醒』 曲面积分由于积分域在曲面上,因此允许将曲面方程代入被积函数中,即2222()x y z dS R dS ∑∑++=⎰⎰⎰⎰乙 而三重积分是不允许的.3. 解 由于 22L Lxdy ydxxdy ydx x y -=-+⎰⎰蜒,L 围成的闭区域 22:1D x y +≤令 ,P y Q x =-=,利用格林公式,有22D DQ P I dxdy dxdy x y π⎛⎫∂∂=-== ⎪∂∂⎝⎭⎰⎰⎰⎰故选()A .『方法技巧』 本题考查对面积的曲面积分的概念及格林公式的应用. 『特别提醒』 应用格林公式时,要求考虑格林公式的条件.本题中,先将221x y +=代入被积函数中,将积分变为Lxdy ydx -⎰Ñ时,才满足格林公式要求的,P y Q x =-=在D 内有一阶连续偏导数的条件.另外,应用格林公式时,一定注意不要将,P y Q x =-=写错,dx 前面的函数为P ,dy 前面的函数为Q ,与位置无关.4. 解 曲面积分 2∑⎰⎰Òz dxdy 满足高斯公式的条件. 设∑围成的区域为2222:Ω++≤x y z a ,应用高斯公式22∑Ω=⎰⎰⎰⎰⎰Òz dxdy zdxdydz 又由于Ω关于xOy 面对称,而三重积分的被积函数对z 是奇函数,所以0Ω=⎰⎰⎰zdxdydz故选()B .『方法技巧』 本题考查高斯公式的应用及三重积分的对称性. 『特别提醒』 在应用高斯公式时,首先要考虑是否满足使用条件. 5. 解 根据散度公式,在点(1,0,1)P -处的散度为div F 333222(1,0,1)(1,0,1)3()6--⎛⎫∂∂∂=++=++= ⎪∂∂∂⎝⎭x y z x y z xy z 故选()D .『方法技巧』 本题考查散度的计算公式,是一个基本题型.二、填空题 6. 8- 7.528.32πR 9. 20π- 10. 1-答案详细解析6. 解 设L 围成的区域为D ,如图10.1所示,L 的方向为顺时针方向,应用格林公式(3)(2)2-+-=-⎰⎰⎰ÑLDx y dx x y dy dxdy124282=-=-g g g『方法技巧』 本题考查格林公式,由于封闭曲线L 取负向,故应用格林公式时,需要添加负号.7. 解 令,=+=-P x y Q x y ,则 1∂∂==∂∂Q Px y,因此积分与路径无关.取折线路径,有(2,3)23(1,1)115()()(1)(2)2++-=++-=⎰⎰⎰x y dx x y dy x dx y dy 『方法技巧』 本题考查积分与路径无关的条件及求积分的方法,一般取折线路径最简单,但也要考虑,P Q 要有一阶连续偏导数.『特别提醒』 求积分值还可以取其它路径,如(2,3)32(1,1)115()()(1)(3)2++-=-++=⎰⎰⎰x y dx x y dy y dy x dy 也可直接取由(1,1)到(2,3)的直线路径,甚至可以取曲线路径,因此路径的取法不是唯一的.8. 解 添加辅助面 2221:0()∑=+≤z x y R 取下侧,设Ω是由1∑+∑围成的区域,则在1∑+∑上满足高斯公式的条件,应用高斯公式,有11∑+∑∑=++-++⎰⎰⎰⎰I xdydz ydzdx zdxdy xdydz ydzdx zdxdy3314303223ππΩ=-==⎰⎰⎰g g dxdydz R R『方法技巧』 本题考查高斯公式的应用,由于曲面不封闭,故需要添加辅助曲面,要求辅助曲面满足:①与原曲面一起构成封闭曲面的外侧或内侧;②在辅助曲面上,计算曲面积分尽量简单.(常用方法)『特别提醒』 这类题目在各种考试中经常遇到,近些年的研究生考试卷中几乎年年有类似的题型.9. 解 取∑是以Γ为边界,平面2=z 上的区域的上侧,即22:2(4)∑=+≤z x y 的上侧,∑投影到xOy 面为22:4+≤D x y ,应用斯托克斯公式,有2223()(3)3Γ∑∑∂∂∂-+==+-+∂∂∂-⎰⎰⎰⎰⎰Ñdydz dzdx dxdyydx xzdy yz dz z x dydz z dxdy x y z y xz yz255220ππ=-=-=-⎰⎰g g Ddxdy『方法技巧』本题考查斯托克斯公式的使用及对坐标的曲面积分的计算. 利用斯托克斯公式解题的关键是选取适当的曲面∑,要求∑满足:①与原曲线一起满足斯托克斯公式的条件;②在其上计算曲面积分简单.『特别提醒』 曲面∑的选取不是唯一的.10. 解 由题意知,功22()()=+-⎰k LW x y ydx xdy 与路径L 无关,令2222(),()=+=-+k k P y x y Q x x y则2212222122()[(21)]()[(21)]--∂∂=-+++==+++∂∂k k Q Px y k x y x y x k y x y整理得 22(22)()0++=k x y ,故 1=-k .『方法技巧』 本题考查功的计算方法及积分与路径无关的条件∂∂=∂∂Q Px y.三、解答题11. 解1 积分曲线L 如图10.2所示. 利用L 的极坐标方程22:cos ()22ππθθ+=⇒=-≤≤L x y ax r aθθ==ds ad故 222222()cos ππθθ-=+==⎰⎰⎰g 蜒LLI x y ds axds a ad3323232221cos2cos 222πππππθθθθ-===⎰⎰g g a ad ad a 解2 积分曲线L 如图10.3所示. 利用L 的参数方程cos 22:(02),2sin 2π⎧=+⎪⎪≤≤==⎨⎪=⎪⎩a a x t L t ds dt a y t 333222()(1cos )2442πππ=+=+==⎰⎰g ÑL a a a I x y ds t dt『方法技巧』 本题考查对弧长的曲线积分的计算.第一种解法是将曲线方程用极坐标表示,cos ,sin ()22ππθθθ==-≤≤x r y r ;第二种解法是将曲线方程用参数方程表示,cos ,sin (02)222π=+=≤≤a a ax t y t t .『特别提醒』 两种解法参数的范围不同.12. 解 设 2,2=+=x P xy x Q ,则 ∂∂==∂∂Q P x x y ,所以积分与路径无关. 另取折线路径 (0,)(0,0)(,0)→→R R ,故222(0,0)(,0)(0,)(0,0)()()()222=++=+++++⎰⎰⎰R L R x x x I xy x dx dy xy x dx dy xy x dx dy2102=+=⎰Rxdx R 『方法技巧』 本题考查对坐标的曲线积分的计算及积分与路径无关的条件.利用积分与路径无关,另取一条折线路径(常用方法),可以简化计算过程.『特别提醒』 本题也可以直接利用曲线的参数方程计算,过程如下: 令 cos ,sin :02πθθθ==→x R y R ,则222211[(cos sin cos )(sin )cos cos ]22πθθθθθθθ=+-+=⎰I R R R R R R d R13. 解 添加辅助线 1:0(:02)=→L y x a , 如图10.4所示.则[(sin ()](cos )=-++-⎰x x LI e y b x y dx e y ax dy1[(sin ()](cos )+=-++-⎰x x L L e y b x y dx e y ax dy1[(sin ()](cos )--++-⎰x x L e y b x y dx e y ax dy2222301()()()(2)(2)2222πππ=---=-+=+-⎰⎰⎰g g a Db a dxdy bx dx b a a b a a b a『方法技巧』 本题考查格林公式的应用,由于积分曲线不封闭,需要添加辅助线,特别注意辅助线的方向.14. 解由锥面方程=z ,有,,''====xyz z dS又∑在xOy 面上的投影区域222:+≤D x y a ,故∑===⎰⎰D DI220023πθπ==⎰ad r dr a『方法技巧』本题考查对面积的曲面积分的计算及极坐标系下计算二重积分.15. 解设()k t围成的区域2222:Ω++≤x y z t,利用高斯公式,有333222()()3()Ω=++=++⎰⎰⎰⎰⎰Òk tF t x dydz y dzdx z dxdy x y z dxdydz245000123sin5ππθϕϕπ==⎰⎰⎰td d r dz t故4()12π'=F t t『方法技巧』本题考查高斯公式的应用及球面坐标系下三重积分的计算.16. 解设[()]sin,()cos=-=-xP f x e y Q f x y,由题意知∂∂=∂∂Q Px y因此有()cos[()]cos'-=-xf x y f x e y,整理得()()'+=xf x f x e这是一阶线性微分方程,通解为21()[]()2--⎰⎰=+=+⎰dx dxx x xf x e e e dx C e e C将(0)0=f代入有12=-C,故1()()2-=-x xf x e e.『方法技巧』本题考查积分与路径无关的条件及一阶线性微分方程求解.『特别提醒』在考试中,这类题目总是出现在大题中,这两个内容经常相互联系着出现.17. 解由题意知,L的切向量为{},dx dy,则外法线向量取n{},=-dy dx,且cos,cosαβ==-dy dxds ds,因此(cos cos)αβ∂∂∂∂∂=+=-∂∂∂∂∂u u u u uds ds dy dxn x y x y故∂∂∂=-∂∂∂⎰⎰蜒L Lu u uds dy dxn x y由格林公式得 2222σ⎛⎫∂∂∂=+ ⎪∂∂∂⎝⎭⎰⎰⎰ÑL D uu u ds d n x y 证毕. 『方法技巧』 本题考查曲线的切向量、法向量、方向导数公式及格林公式的应用 .『特别提醒』 沿曲线(正向)的方向导数定义为沿切向量(指向曲线正向一侧)的方向导数.曲线L 的切向量为{},dx dy ,则外法线向量取n {},=-dy dx ,不能写成n {},=--dy dx (内法线向量).18. 解 设(,,)X Y Z 为切平面∏上任意一点,则切平面∏的方程为122++=xX yYzZ 因此(,,)ρ===x y z又=z,''==x y z z==dS设曲面∑投影到xOy 面的区域为D ,则22:2+≤D x y ,故221(4)(,,)4ρ∑==--⎰⎰⎰⎰Dz I dS x y dxdy x y z220013)42πθπ=-=⎰d r rdr『方法技巧』 本题考查对面积的曲面积分的计算、曲面的切平面方程及点到平面的距离公式.『特别提醒』 椭球面2222221++=x y z a b c的切平面方程,可简单记忆为:2221++=xX yY zZa b c 此处(,,)X Y Z 为切平面上任意一点,只要将原曲面方程中的222,,x y z 分别用,,xX yY zZ替换即可.另外,求点到平面的距离时,一点要将平面方程写成一般式,再代入公式.11。
曲线与曲面积分测试题2答案

曲线与曲面积分测试题2答案一、选择题1、C2、D3、C4、A5、C二、填空题1、;a2、113;303、22;a 4、22(,);2x y u x y = 5、44;a π 三、计算曲线积分 ⎰+=Lds y x I )( L 为以点O(0,0),A(1,0),B(0,1)为顶点的三角形的整个边界。
y解 ⎰+=Lds y x I )(⎰⎰⎰++=BABOA0 B⎰⎰+-+=101])1[(2dy y y xdx ⎰+=+1021ydy 四、计算曲线积分()dy x dx y xy I OAB⎰+-=22 其中20sin :π≤≤=x x y OA 与直线段 πππ≤≤-=x xy AB 222:所组成。
解 dy x xydx I OAB⎰+=22⎰-OABydx 在第一个积分中xQ x y P ∂∂==∂∂2 积分与路径无关,可沿x 轴积分 0⎰=OBI ⎰-OABydx ⎰⎰---=ππππ220)22(sin 0dx x xdxππ241π-- 五、计算曲线积分()dy x y x x dx x y y I L⎰+++-=)cos (cos sin sin 2 其中L 是沿着曲线 21x y -= 从点A(0,1)到点B(1,0)的一段圆弧段x x yxQx y 2sin cos sin +-=∂∂- x yP2=∂∂- ⎰⎰⎰--ABOABOA0⎰⎰⎰⎰-+=11002dy dx xdxdy D311cos 210220-=-=⎰⎰dr r d πθθ六、计算曲线积分()dy y e dx xy y e I L x x ⎰-+-=)3cos 21(sin 22 其中L 是沿着圆周 422=+y x 从点A(2,0)到点B(0,2)的一段圆弧段y exQx y e x x cos cos 22=∂∂- x yP=∂∂- ⎰⎰⎰--=ABOABOAI 00)3cos 21(20--+=⎰⎰⎰dy y xdxdy D31022sin 02)3sin 21(cos 2022-=-+=⎰⎰y y dr r d πθθ七、计算曲线积分()dy x y e dx x y y e I Lx x ⎰-++-=)2cos (23sin 其中L 是沿着圆周 x y x 222=+ 从点A(2,0)到点O(0,0)的上半圆弧。
曲线与曲面积分自测题及答案

《曲线积分与曲面积分》测试题一、选择题(共15分,每小题3分)1.设L 为抛物线21y x =-上介于0x =与1x =之间的一段弧,则L xds =⎰( )( A)33112-;(B) 55112- ; (C) 3316- ; (D)5516-2.均匀曲面222z a x y =--的形心坐标为( )( A)1(0,0,)2a ;(B) 1(0,0,)3a ; (C) 1(0,0,)4a ; (D)10,0,5a ⎛⎫ ⎪⎝⎭3.星形线:33cos ,sin (0,02)x a t y a t a t π==>≤≤所围平面图形的面积为( )( A)235a π;(B) 253a π ; (C) 238a π ; (D)283a π 4.设[()]sin ()cos x Lf x e ydx f x ydy --⎰与路径无关,且()f x 有一阶连续导数,(0)0f =,则()f x =( )( A)2x x e e -- ; (B) 2x x e e -- ;(C) 12x x e e -+- ; (D)12x xe e -+- . 5. 设∑为球面222x y z R ++=的内侧,则曲面积分 333x dydz y dzdx z dxdy ∑++=⎰⎰( )( A)54R π-;(B) 54R π ; (C) 5125R π ; (D)5125R π- 二、填空题(共15分,每小题3分)1.设L 为椭圆22143x y +=,其周长为a ,则22(234)L xy x y ds ++=⎰ .2. 设Γ为曲线0cos sin (0)x t t y t t t t z t =⎧⎪=≤≤⎨⎪=⎩,则zds Γ=⎰ .3.设L 为一条不过原点的光滑闭曲线,且原点位于L 内部,其走向为逆时针方向,则曲线积分222L xdy ydx x y -=+⎰__________________. 4.设∑为平面1x y z ++=位于球面2221x y z ++=内的上侧,则曲面积分()()()x y dydz y z dzdx z x dxdy ∑-+-+-=⎰⎰ .5.全微分方程2201xdx ydy xdy ydx x y +++=++的解为 .三、计算积分222dS x y z ∑++⎰⎰,其中∑为界于0z =与(0)z H H =>之间的柱面:222x y R +=。
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曲线积分与曲面积分单元测试
一.选择题
1、设曲线积分 dy y y x dx xy x q L q )56()4(4214−++−∫与路线无关,则q = ( )
(A) 1(B) 2(C) 3 (D) 4
2、设L 是从原点)0,0(O 经过点)1,1(A 到点)0,2(B 的有向折线,则 ∫=++L xydy dx y x 2)(2 (A) 1(B) 2(C) 4(D) 0
3、设曲线L 为圆周 922=+y x ,顺时针方向,则 ∫=−+−L
dy x x dx y xy )4()22(2
(A) 0(B) π2(C) π6(D) π18
4、设)(t f 连续可微,且 ∫≠=t
k dt t f 0 0)(,L 为半圆周 22x x y −=,起点为
原点,终点为)0,2(,则∫=++L ydy xdx y x f )(22 (A) 0 (B) k (C) k 2 (D) 2
k
5 、设Σ为平面1002=−z x 在柱面 1)10(22=−+y x 内的部分的下侧,则 =−∫∫L
dxdy dzdx (A) π (B) π−(C) π2(D) π2− 6、设Σ为锥面 )0(22H z y x z ≤≤+=的下侧,则 ∫∫Σ
=++dxdy dydz dzdx 32
(A) 2 H π(B) 2 3H π(C) 2 2H π (D) 0
二.填空题
1、∫=−=L dy y x I )4
32(22 ,其中L 是从点)0,0(A 沿2x y =至点)4,2(B 的弧段.
2、设),(y x f 在1422≤+y x 上具有二阶连续的偏导数,L 是椭圆周 14
22
=+y x 的顺时针方向,则 []∫=++−L y x dy y x f dx y x f y ),(),(3
3、设L 是xoy 平面上顺时针方向绕行的简单闭曲线,并且 ∫−=++−L
dy y x dx y x 9)34()2(则L 所围的面积=
4、xydz xzdy yzdx ++的原函数为
5、设32,,z R y Q x P −=== 则对任意一条封闭曲线L , =++∫Rdz Qdy Pdx L
三.计算曲线积分 dy e xdx e e L y sin 2sin 2
∫+,其中L 是从点)0,0(O 沿y=sin x 到点
)1,2
(π
=B 的曲线段. 四.计算曲面积分 ∫∫−+=−++=L dxdy z y x dzdx z y dydz y x I )(2)()(33,其中
)20(:222≤=+Σvz z y x 的下侧.
五.设)(,0x f x > 为连续可微函数,且2)1(=f 对0>x 有任一闭闭线L ,有∫=+L dy x xf ydx x 0)(43. 求)(x f 和积分 ∫+xy L dy x xf ydx x )(43的值,其中是由
)0,2(A 至)3,3(B 的一段弧.
六.求 dxdy z z y f y dzdx y z y f dydz x I L
⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=∫∫)(1)(21333,其中)(t f 连续可微, Σ为曲面 4,1,22222222=++=+++=z y x z y x y x x 所围立体表面外侧.
七.用斯托克斯公式计算
∫+++++=L
dz y x dy z x dx z y I )()()(222222,其中L 为 1=++z y x 与三坐标面
的交线,它的走向使所围平面区域上侧在曲线的左侧.。