题目
26.(5.0分)【多选题】设G为一个单连通区域,P(x,y)、Q(x,y)在G内具有一阶连续偏导数,则曲线积分int_(L)Pdx+Qdy与路径无关的充要条件为().A. 在G内存在函数u(x,y),使 du=Pdx+Qdy;B. 在G内方程Pdx+Qdy=0为全微分方程;C. 在G内成立等式方程(partial Q)/(partial x)=(partial P)/(partial y);D. 沿G内任意按段光滑封闭曲线C,有 oint_(C)Pdx+Qdy=0.
26.(5.0分)【多选题】设G为一个单连通区域,P(x,y)、Q(x,y)在G内具有一阶连续偏导数,则曲线积分$\int_{L}Pdx+Qdy$与路径无关的充要条件为().
A. 在G内存在函数u(x,y),使 du=Pdx+Qdy;
B. 在G内方程Pdx+Qdy=0为全微分方程;
C. 在G内成立等式方程$\frac{\partial Q}{\partial x}=\frac{\partial P}{\partial y}$;
D. 沿G内任意按段光滑封闭曲线C,有 $\oint_{C}Pdx+Qdy=0$.
题目解答
答案
ABCD
A. 在G内存在函数u(x,y),使 du=Pdx+Qdy;
B. 在G内方程Pdx+Qdy=0为全微分方程;
C. 在G内成立等式方程$\frac{\partial Q}{\partial x}=\frac{\partial P}{\partial y}$;
D. 沿G内任意按段光滑封闭曲线C,有 $\oint_{C}Pdx+Qdy=0$.
A. 在G内存在函数u(x,y),使 du=Pdx+Qdy;
B. 在G内方程Pdx+Qdy=0为全微分方程;
C. 在G内成立等式方程$\frac{\partial Q}{\partial x}=\frac{\partial P}{\partial y}$;
D. 沿G内任意按段光滑封闭曲线C,有 $\oint_{C}Pdx+Qdy=0$.
解析
考查要点:本题主要考查曲线积分与路径无关的充要条件,涉及全微分方程、势函数、偏导数关系及闭曲线积分的关系。
解题核心思路:
- 单连通区域下,曲线积分与路径无关的条件可通过存在势函数、全微分方程、偏导数对称性($\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial P}{\partial y}$)以及闭曲线积分为零等角度等价描述。
- 需明确各选项是否构成充要条件,尤其注意单连通性对结论的保证作用。
破题关键点:
- 选项A、B本质相同,均对应存在势函数使微分形式为全微分。
- 选项C在单连通区域中,偏导数对称性是充要条件。
- 选项D直接对应闭曲线积分为零,与路径无关的定义一致。
选项分析
选项A
若存在函数$u(x,y)$,使得$du = Pdx + Qdy$,则$Pdx + Qdy$为全微分形式。此时积分仅与路径的起点和终点有关,与路径无关。这是充要条件。
选项B
方程$Pdx + Qdy = 0$为全微分方程,等价于存在函数$u(x,y)$,使得$du = Pdx + Qdy$。本质与选项A等价,故为充要条件。
选项C
在单连通区域$G$内,若$\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial P}{\partial y}$,根据格林定理,沿任意闭曲线$C$的积分为零,进而积分与路径无关。在单连通区域中,此条件是充要条件。
选项D
沿任意闭曲线$C$,$\oint_C Pdx + Qdy = 0$,直接说明积分与路径无关(闭曲线积分为零是路径无关的定义)。这是充要条件。