题目
28. (2.0分) 设L为光滑曲线,f(x,y)为连续函数,则存在点(xi,eta)in L,使得int_(L)f(x,y)ds=f(xi,eta)cdot l,其中l为曲线L的长.A. 对B. 错
28. (2.0分) 设L为光滑曲线,f(x,y)为连续函数,则存在点$(\xi,\eta)\in L$,使得$\int_{L}f(x,y)ds=f(\xi,\eta)\cdot l$,其中l为曲线L的长.
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
本题考查第一类曲线积分的中值定理。
解题思路如下:
- 首先明确第一类曲线积分的定义:设函数$f(x,y)$在分段光滑曲线$L$上有界,将曲线$L$任意分成$n$个小弧段$\Delta s_i$($i = 1,2,\cdots,n$),在每个小弧段$\Delta s_i$上任取一点$(\xi_i,\eta_i)$,作和式$\sum_{i = 1}^{n}f(\xi_i,\eta_i)\Delta s_i$,当$\lambda=\max\{\Delta s_1,\Delta s_2,\cdots,\Delta s_n\}\to0$时,若和式的极限存在,则称此极限为函数$f(x,y)$在曲线$L$上对弧长的曲线积分,记作$\int_{L}f(x,y)ds$。
- 因为$f(x,y)$在光滑曲线$L$上连续,根据闭区间上连续函数的性质,$f(x,y)$在$L$上能取得最大值$M$和最小值$m$。
- 对于曲线$L$上的任意一点$(x,y)$,都有$m\leq f(x,y)\leq M$。
- 对不等式两边同时乘以弧长元素$ds$并在曲线$L$上积分,根据曲线积分的性质可得:
- $\int_{L}mds\leq\int_{L}f(x,y)ds\leq\int_{L}Mds$。
- 由于$m$和$M$是常数,根据曲线积分的性质$\int_{L}kds = k\int_{L}ds$($k$为常数),而$\int_{L}ds$表示曲线$L$的弧长$l$,所以$m\int_{L}ds = ml$,$M\int_{L}ds = Ml$,则$ml\leq\int_{L}f(x,y)ds\leq Ml$。
- 两边同时除以$l$($l>0$,因为$L$是光滑曲线,有确定的弧长),得到$m\leq\frac{1}{l}\int_{L}f(x,y)ds\leq M$。
- 再根据闭区间上连续函数的介值定理,因为$f(x,y)$在$L$上连续,且$\frac{1}{l}\int_{L}f(x,y)ds$介于$f(x,y)$的最大值$M$和最小值$m$之间,所以存在点$(\xi,\eta)\in L$,使得$f(\xi,\eta)=\frac{1}{l}\int_{L}f(x,y)ds$,即$\int_{L}f(x,y)ds=f(\xi,\eta)\cdot l$。