题目
30.[判断题] -第一类曲线积分的性质、对称性-设曲面Σ关于xoy对称,Sigma_(1)是Σ的上半部分,f(x,y,z)在Σ上连续,若f(x,y,z)关于z是偶函数,则iint_(Sigma)f(x,y,z)ds=2iint_(Sigma_{1)}f(x,y,z)ds.( )A. 对B. 错
30.[判断题] -第一类曲线积分的性质、对称性-
设曲面Σ关于xoy对称,$\Sigma_{1}$是Σ的上半部分,
f(x,y,z)在Σ上连续,若f(x,y,z)关于z是偶函数,则
$\iint_{\Sigma}f(x,y,z)ds=2\iint_{\Sigma_{1}}f(x,y,z)ds.$
( )
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查第一类曲面积分的对称性性质,特别是当被积函数关于某一变量为偶函数时,如何利用曲面的对称性简化积分计算。
解题核心思路:
- 曲面对称性:曲面Σ关于xoy平面对称,可分解为上半部分Σ₁和下半部分Σ₂。
- 偶函数性质:被积函数f(x,y,z)关于z为偶函数,即f(x,y,-z)=f(x,y,z)。
- 积分拆分与对称性应用:将Σ上的积分拆分为Σ₁和Σ₂上的积分,利用偶函数性质将Σ₂上的积分转化为Σ₁上的积分,最终合并得到结果。
破题关键点:
- 明确曲面的对称性如何影响积分区域的拆分。
- 理解偶函数在对称变换下被积函数的不变性。
- 确认面积元素ds在对称变换下保持不变。
步骤1:拆分积分区域
将曲面Σ拆分为上半部分Σ₁(z ≥ 0)和下半部分Σ₂(z ≤ 0),则:
$\iint_{\Sigma} f(x,y,z) \, ds = \iint_{\Sigma_1} f(x,y,z) \, ds + \iint_{\Sigma_2} f(x,y,z) \, ds.$
步骤2:分析Σ₂上的积分
对于Σ₂上的任意点$(x,y,z)$,其关于xoy平面的对称点$(x,y,-z)$属于Σ₁。由于f是偶函数,有:
$f(x,y,z) = f(x,y,-(-z)) = f(x,y,-z).$
因此,Σ₂上的积分可转化为在Σ₁上的积分:
$\iint_{\Sigma_2} f(x,y,z) \, ds = \iint_{\Sigma_1} f(x,y,-z) \, ds = \iint_{\Sigma_1} f(x,y,z) \, ds.$
步骤3:合并积分结果
将Σ₁和Σ₂的积分相加:
$\iint_{\Sigma} f(x,y,z) \, ds = \iint_{\Sigma_1} f(x,y,z) \, ds + \iint_{\Sigma_1} f(x,y,z) \, ds = 2 \iint_{\Sigma_1} f(x,y,z) \, ds.$
结论:原等式成立,答案为A 对。