题目
7.把对坐标的曲线积分int_(L)P(x,y)dx+Q(x,y)dy化成对弧长的曲线积分,其中L为在xOy面内沿直线从点(0,0)到点(1,1);
7.把对坐标的曲线积分$\int_{L}P(x,y)dx+Q(x,y)dy$化成对弧长的曲线积分,其中L为
在xOy面内沿直线从点(0,0)到点(1,1);
题目解答
答案
直线 $L$ 的方程为 $y = x$,方向余弦 $\cos \alpha = \cos \beta = \frac{1}{\sqrt{2}}$。
根据转换公式:
\[
\int_{L} P(x,y) \, dx + Q(x,y) \, dy = \int_{L} [P(x,y) \cos \alpha + Q(x,y) \cos \beta] \, ds
\]
代入方向余弦得:
\[
\int_{L} \frac{P(x,y) + Q(x,y)}{\sqrt{2}} \, ds
\]
**答案:**
\[
\boxed{\int_{L} \frac{P(x,y) + Q(x,y)}{\sqrt{2}} \, ds}
\]
解析
考查要点:本题主要考查对坐标的曲线积分与对弧长的曲线积分之间的转换方法,需要掌握方向余弦的概念及其在积分转换中的应用。
解题核心思路:
- 确定曲线的方向余弦:根据曲线L的方向向量,计算方向余弦$\cos \alpha$和$\cos \beta$。
- 应用转换公式:利用公式$\int_{L} P \, dx + Q \, dy = \int_{L} [P \cos \alpha + Q \cos \beta] \, ds$,将对坐标的积分转换为对弧长的积分。
破题关键点:
- 直线方程与方向向量:直线L从$(0,0)$到$(1,1)$,方向向量为$(1,1)$,对应方向余弦均为$\frac{1}{\sqrt{2}}$。
- 公式代入:将方向余弦代入转换公式,合并同类项即可得到最终表达式。
步骤1:确定曲线的方向余弦
曲线L为直线段从$(0,0)$到$(1,1)$,其方向向量为$(1,1)$。方向余弦计算如下:
- 方向余弦$\cos \alpha$(与x轴夹角):
$\cos \alpha = \frac{1}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}$ - 方向余弦$\cos \beta$(与y轴夹角):
$\cos \beta = \frac{1}{\sqrt{2}}$
步骤2:应用转换公式
根据对坐标的曲线积分与对弧长的曲线积分的转换公式:
$\int_{L} P(x,y) \, dx + Q(x,y) \, dy = \int_{L} [P(x,y) \cos \alpha + Q(x,y) \cos \beta] \, ds$
将$\cos \alpha = \cos \beta = \frac{1}{\sqrt{2}}$代入,得:
$\int_{L} \frac{P(x,y) + Q(x,y)}{\sqrt{2}} \, ds$