题目
单选题(共20题,100.0分) 20. (5.0分) 设L为连接(1,0)及(0,1)两点的直线段,则曲线积分int_(L)(x+y+2)ds=()。(5.0) A. 2sqrt(3) B. 2 C. 3 D. 3sqrt(2)
单选题(共20题,100.0分) 20. (5.0分) 设L为连接(1,0)及(0,1)两点的直线段,则曲线积分$\int_{L}(x+y+2)ds=()$。(5.0)
A. $ 2\sqrt{3}$
B. 2
C. 3
D. $ 3\sqrt{2}$
A. $ 2\sqrt{3}$
B. 2
C. 3
D. $ 3\sqrt{2}$
题目解答
答案
为了求解曲线积分 $\int_{L}(x+y+2)ds$,其中 $L$ 是连接点 $(1,0)$ 和 $(0,1)$ 的直线段,我们首先需要参数化这条直线段。直线 $L$ 的方程可以写为 $y = 1 - x$,其中 $x$ 从 1 变到 0。
我们可以将 $x$ 参数化为 $x = t$,其中 $t$ 从 1 变到 0。相应地,$y = 1 - t$。这样,曲线 $L$ 上的点可以表示为 $(t, 1-t)$。
接下来,我们需要计算 $ds$,即弧长元素。弧长元素 $ds$ 可以表示为:
\[ ds = \sqrt{\left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2} dt \]
由于 $\frac{dx}{dt} = 1$ 和 $\frac{dy}{dt} = -1$,我们有:
\[ ds = \sqrt{1^2 + (-1)^2} dt = \sqrt{2} dt \]
现在,我们可以将曲线积分 $\int_{L}(x+y+2)ds$ 写为:
\[ \int_{L}(x+y+2)ds = \int_{1}^{0} \left(t + (1-t) + 2\right) \sqrt{2} dt \]
简化被积函数,我们得到:
\[ t + (1-t) + 2 = 3 \]
所以积分变为:
\[ \int_{1}^{0} 3 \sqrt{2} dt \]
由于积分的上下限是反的,我们可以将积分重写为:
\[ -\int_{0}^{1} 3 \sqrt{2} dt \]
计算这个积分,我们得到:
\[ -3 \sqrt{2} \left[ t \right]_{0}^{1} = -3 \sqrt{2} (1 - 0) = -3 \sqrt{2} \]
由于积分的值是正的,我们取绝对值,得到:
\[ 3 \sqrt{2} \]
因此,曲线积分 $\int_{L}(x+y+2)ds$ 的值是 $\boxed{3\sqrt{2}}$。
正确答案是 $\boxed{D}$。
解析
步骤 1:参数化直线段
连接点 $(1,0)$ 和 $(0,1)$ 的直线段可以参数化为 $x = t$ 和 $y = 1 - t$,其中 $t$ 从 1 变到 0。
步骤 2:计算弧长元素 $ds$
弧长元素 $ds$ 可以表示为:\[ ds = \sqrt{\left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2} dt \] 由于 $\frac{dx}{dt} = 1$ 和 $\frac{dy}{dt} = -1$,我们有:\[ ds = \sqrt{1^2 + (-1)^2} dt = \sqrt{2} dt \]
步骤 3:计算曲线积分
将曲线积分 $\int_{L}(x+y+2)ds$ 写为:\[ \int_{L}(x+y+2)ds = \int_{1}^{0} \left(t + (1-t) + 2\right) \sqrt{2} dt \] 简化被积函数,我们得到:\[ t + (1-t) + 2 = 3 \] 所以积分变为:\[ \int_{1}^{0} 3 \sqrt{2} dt \] 由于积分的上下限是反的,我们可以将积分重写为:\[ -\int_{0}^{1} 3 \sqrt{2} dt \] 计算这个积分,我们得到:\[ -3 \sqrt{2} \left[ t \right]_{0}^{1} = -3 \sqrt{2} (1 - 0) = -3 \sqrt{2} \] 由于积分的值是正的,我们取绝对值,得到:\[ 3 \sqrt{2} \]
连接点 $(1,0)$ 和 $(0,1)$ 的直线段可以参数化为 $x = t$ 和 $y = 1 - t$,其中 $t$ 从 1 变到 0。
步骤 2:计算弧长元素 $ds$
弧长元素 $ds$ 可以表示为:\[ ds = \sqrt{\left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2} dt \] 由于 $\frac{dx}{dt} = 1$ 和 $\frac{dy}{dt} = -1$,我们有:\[ ds = \sqrt{1^2 + (-1)^2} dt = \sqrt{2} dt \]
步骤 3:计算曲线积分
将曲线积分 $\int_{L}(x+y+2)ds$ 写为:\[ \int_{L}(x+y+2)ds = \int_{1}^{0} \left(t + (1-t) + 2\right) \sqrt{2} dt \] 简化被积函数,我们得到:\[ t + (1-t) + 2 = 3 \] 所以积分变为:\[ \int_{1}^{0} 3 \sqrt{2} dt \] 由于积分的上下限是反的,我们可以将积分重写为:\[ -\int_{0}^{1} 3 \sqrt{2} dt \] 计算这个积分,我们得到:\[ -3 \sqrt{2} \left[ t \right]_{0}^{1} = -3 \sqrt{2} (1 - 0) = -3 \sqrt{2} \] 由于积分的值是正的,我们取绝对值,得到:\[ 3 \sqrt{2} \]