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数学
题目

设S为光滑曲面,则下列关于第一型曲面积分I=int_(S)f(x,y,z)dS描述不正确的是A. |int_(S)f(x,y,z)dS|B. I可以表示曲面型物体S的质量.C. 若f(x,y,z)在S上连续,则存在点P属于S,使得I=f(P)int_(S)dSD. 若f(x,y,z)在S上连续,则积分I存在.

设$S$为光滑曲面,则下列关于第一型曲面积分$I=\int_{S}f(x,y,z)dS$描述不正确的是

A. $|\int_{S}f(x,y,z)dS|< \int_{S}|\f(x,y,z)|\,dS$.

B. $I$可以表示曲面型物体$S$的质量.

C. 若$f(x,y,z)$在$S$上连续,则存在点$P$属于$S$,使得$I=f(P)\int_{S}dS$

D. 若$f(x,y,z)$在$S$上连续,则积分$I$存在.

题目解答

答案

A. $|\int_{S}f(x,y,z)dS|< \int_{S}|\f(x,y,z)|\,dS$.

解析

考查要点:本题主要考查第一型曲面积分的基本性质,包括积分的绝对值不等式、物理意义、中值定理以及积分存在条件。

解题核心思路:

  1. 选项A:需判断积分绝对值与绝对值积分的关系,注意曲面元素$dS$非负,导致不等式可能不成立。
  2. 选项B:理解第一型曲面积分的物理意义(质量计算)。
  3. 选项C:应用曲面积分的中值定理,类比定积分中值定理。
  4. 选项D:明确连续函数在光滑曲面上的积分存在性。

破题关键:

  • 选项A的关键在于$dS \geq 0$,导致$| \iint_S f \, dS | \leq \iint_S |f| \, dS$,但题目中使用严格不等式,需判断是否总成立。
  • 选项C需联想到中值定理的存在性。

选项A分析

曲面元素$dS$始终非负,因此$\iint_S |f| \, dS = \iint_S |f| \, |dS|$。根据积分的绝对值性质,有:
$\left| \iint_S f \, dS \right| \leq \iint_S |f| \, dS.$
但题目中写为严格小于($<$),当$f$在$S$上不变号(如$f \geq 0$或$f \leq 0$)时,等号成立,因此选项A错误。

选项B分析

当$f(x,y,z)$表示曲面$S$的密度时,$\iint_S f \, dS$确实表示曲面型物体的质量,选项B正确。

选项C分析

根据曲面积分的中值定理,若$f$在$S$上连续,则存在点$P \in S$,使得:
$\iint_S f \, dS = f(P) \iint_S dS.$
选项C正确。

选项D分析

连续函数在光滑曲面上的积分存在,这是第一型曲面积分的基本性质,选项D正确。

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