题目
计算x^3dx+3zy^2dy-x^2ydz,其中x^3dx+3zy^2dy-x^2ydz是从点A(3,2,1)到点B(0,0,0)的直线段AB.
计算,其中
是从点A(3,2,1)到点B(0,0,0)的直线段AB.
题目解答
答案
直线段AB的方程是,
化为参数方程得,
,
,t从1变到0.
所以
.
解析
步骤 1:确定直线段AB的参数方程
直线段AB的方程是$\dfrac{x}{3}=\dfrac{y}{2}=\dfrac{z}{1}$,化为参数方程得$x=3t$,$y=2t$,$z=t$,其中$t$从1变到0。
步骤 2:计算微分
根据参数方程,我们有$dx=3dt$,$dy=2dt$,$dz=dt$。
步骤 3:代入并计算积分
将$x=3t$,$y=2t$,$z=t$,$dx=3dt$,$dy=2dt$,$dz=dt$代入${x}^{3}dx+3z{y}^{2}dy-{x}^{2}ydz$,得到
${(3t)}^{3}3dt+3t{(2t)}^{2}2dt-{(3t)}^{2}2tdt$,
化简得$27{t}^{3}3dt+12{t}^{3}2dt-18{t}^{3}dt$,
进一步化简得$81{t}^{3}dt+24{t}^{3}dt-18{t}^{3}dt$,
合并同类项得$87{t}^{3}dt$。
步骤 4:计算定积分
计算定积分${\int }_{1}^{0}87{t}^{3}dt$,得到$87{\int }_{1}^{0}{t}^{3}dt$,
计算得$87\left[\dfrac{{t}^{4}}{4}\right]_{1}^{0}$,
代入上下限得$87\left[\dfrac{{0}^{4}}{4}-\dfrac{{1}^{4}}{4}\right]$,
计算得$87\left[0-\dfrac{1}{4}\right]$,
最终得$-\dfrac{87}{4}$。
直线段AB的方程是$\dfrac{x}{3}=\dfrac{y}{2}=\dfrac{z}{1}$,化为参数方程得$x=3t$,$y=2t$,$z=t$,其中$t$从1变到0。
步骤 2:计算微分
根据参数方程,我们有$dx=3dt$,$dy=2dt$,$dz=dt$。
步骤 3:代入并计算积分
将$x=3t$,$y=2t$,$z=t$,$dx=3dt$,$dy=2dt$,$dz=dt$代入${x}^{3}dx+3z{y}^{2}dy-{x}^{2}ydz$,得到
${(3t)}^{3}3dt+3t{(2t)}^{2}2dt-{(3t)}^{2}2tdt$,
化简得$27{t}^{3}3dt+12{t}^{3}2dt-18{t}^{3}dt$,
进一步化简得$81{t}^{3}dt+24{t}^{3}dt-18{t}^{3}dt$,
合并同类项得$87{t}^{3}dt$。
步骤 4:计算定积分
计算定积分${\int }_{1}^{0}87{t}^{3}dt$,得到$87{\int }_{1}^{0}{t}^{3}dt$,
计算得$87\left[\dfrac{{t}^{4}}{4}\right]_{1}^{0}$,
代入上下限得$87\left[\dfrac{{0}^{4}}{4}-\dfrac{{1}^{4}}{4}\right]$,
计算得$87\left[0-\dfrac{1}{4}\right]$,
最终得$-\dfrac{87}{4}$。