题目
二重积分也可看作在平面片上的第一类曲面积分A 对 B 错
二重积分也可看作在平面片
上的第一类曲面积分
A 对
B 错
题目解答
答案
第一类曲面积分化为二重积分的方法为:
若曲面
,则

又由对于平面片
,应有
,故
,
,故

,满足二重积分的定义式。
即二重积分也可看作在平面片
上的第一类曲面积分,
本题答案为A。
解析
考查要点:本题主要考查第一类曲面积分与二重积分的关系,特别是当曲面为平面时的转化关系。
解题核心思路:
- 第一类曲面积分转化为二重积分的公式中,面积元素$dS$需要通过曲面方程转化为平面区域上的二重积分。
- 平面片的特殊性:当曲面为平面时,曲面方程$z(x,y)=C$的偏导数为零,导致面积元素的转换因子$\sqrt{1+z_x^2+z_y^2}$简化为$1$,此时第一类曲面积分退化为二重积分。
破题关键点:
- 明确第一类曲面积分的转化公式,并理解平面片情况下公式的简化。
第一类曲面积分转化为二重积分的公式:
若曲面$\Sigma$由$z=z(x,y)$给出,则
$\iint_{\Sigma} f(x,y,z) \, dS = \iint_{D} f(x,y,z(x,y)) \sqrt{1 + z_x^2 + z_y^2} \, dx \, dy$
平面片的特殊情况:
当曲面为平面片时,$z(x,y)=C$(常数),此时:
- 偏导数为零:$z_x = 0$,$z_y = 0$。
- 转换因子简化:$\sqrt{1 + z_x^2 + z_y^2} = \sqrt{1 + 0 + 0} = 1$。
- 函数简化:$f(x,y,z(x,y)) = f(x,y,C) = f(x,y)$(因$z$为常数)。
因此,第一类曲面积分变为:
$\iint_{\Sigma} f(x,y,z) \, dS = \iint_{D} f(x,y) \cdot 1 \, dx \, dy = \iint_{D} f(x,y) \, dx \, dy$
这与二重积分的定义完全一致,故二重积分可视为平面片上的第一类曲面积分。