题目
设L: x^2 + y^2 = R^2 (R > 0),则曲线积分int_(L) (x^2 + y^2), ds = ( ).A. pi R^2B. pi R^3C. 2pi R^2D. 2pi R^3
设$L: x^{2} + y^{2} = R^{2} (R > 0)$,则曲线积分$\int_{L} (x^{2} + y^{2})\, ds = ($ $)$.
A. $\pi R^{2}$
B. $\pi R^{3}$
C. $2\pi R^{2}$
D. $2\pi R^{3}$
题目解答
答案
D. $2\pi R^{3}$
解析
本题考查第一类曲线积分的计算。解题思路是先利用曲线方程化简被积函数,再根据曲线的参数方程将曲线积分转化为定积分进行计算。
- 利用曲线方程化简被积函数:
已知曲线$L$的方程为$x^{2} + y^{2} = R^{2}$,将其代入被积函数$x^{2} + y^{2}$中,可得$\int_{L} (x^{2} + y^{2})\, ds = \int_{L} R^{2}\, ds$。
因为$R^{2}$是常数,根据第一类曲线积分的性质$\int_{L} kf(x,y)ds = k\int_{L} f(x,y)ds$($k$为常数),所以$\int_{L} R^{2}\, ds = R^{2}\int_{L} ds$。
而$\int_{L} ds$表示曲线$L$的弧长,曲线$L$是半径为$R$的圆,根据圆的周长公式$C = 2\pi R$,可知$\int_{L} ds = 2\pi R$。 - 计算最终结果:
将$\int_{L} ds = 2\pi R$代入$R^{2}\int_{L} ds$中,可得$R^{2}\times 2\pi R = 2\pi R^{3}$。