题目
求int_(L)(x+y)dx+(y-x)dy,其中L为从点(1,1)到(4,2)的直线段.A. 10B. 11C. 12D. 13
求$\int_{L}(x+y)dx+(y-x)dy$,其中$L$为从点$(1,1)$到$(4,2)$的直线段.
A. 10
B. 11
C. 12
D. 13
题目解答
答案
B. 11
解析
本题考查对坐标的曲线积分的计算,解题思路是先求出直线段$L$的参数方程,然后将曲线积分转化为定积分进行计算。
- 求直线段$L$的参数方程:
已知直线段$L$过点$(1,1)$和$(4,2)$,设直线$L$的参数方程为$\begin{cases}x = x_0 + at\\y = y_0 + bt\end{cases}$($t$为参数)。
先求直线的方向向量$\overrightarrow{s}=(4 - 1,2 - 1)=(3,1)$,则参数方程为$\begin{cases}x = 1 + 3t\\y = 1 + t\end{cases}$。
当$x = 1$,$y = 1$时,$t = 0$;当$x = 4$,$y = 2$时,$t = 1$,所以$t$的取值范围是$[0,1]$。 - 计算$dx$和$dy$:
对$x = 1 + 3t$求导,根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,可得$dx = 3dt$。
对$y = 1 + t$求导,可得$dy = dt$。 - 将参数方程及$dx$、$dy$代入曲线积分:
把$\begin{cases}x = 1 + 3t\\y = 1 + t\end{cases}$,$dx = 3dt$,$dy = dt$代入$\int_{L}(x+y)dx+(y-x)dy$中,得到:
$\begin{align*}&\int_{0}^{1}[(1 + 3t)+(1 + t)]\cdot 3dt+[(1 + t)-(1 + 3t)]\cdot dt\\=&\int_{0}^{1}(2 + 4t)\cdot 3dt+( - 2t)\cdot dt\\=&\int_{0}^{1}(6 + 12t - 2t)dt\\=&\int_{0}^{1}(6 + 10t)dt\end{align*}$ - 计算定积分:
根据定积分的运算法则$\int_{a}^{b}(f(x)+g(x))dx=\int_{a}^{b}f(x)dx+\int_{a}^{b}g(x)dx$,可得:
$\begin{align*}\int_{0}^{1}(6 + 10t)dt&=\int_{0}^{1}6dt+\int_{0}^{1}10tdt\\&=6t\big|_{0}^{1}+10\times\frac{1}{2}t^2\big|_{0}^{1}\\&=6\times(1 - 0)+5\times(1^2 - 0^2)\\&=6 + 5\\&= 11\end{align*}$