题目
设 sum 是 x^2 + y^2 + z^2 = a^2 的上半球上侧 (a > 1),在求 iint_(sum) (1)/(x^2 + y^2 + z^2) (xdydz + ydzdx + zdxdy) 时,需要补充曲面后使用 Gauss 公式,下面补法正确者为()A. sum_1 + sum_2,其中 sum_1: z = 0 (1 leq x^2 + y^2 leq a^2) 取下侧,sum_2: 以原点为心的单位球面上半部分取下侧B. sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 leq a^2) 取下侧C. sum_1: z = x^2 + y^2 + z^2 = a^2 下半球下侧D. sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 leq a^2) 取上侧
设 $\sum$ 是 $x^2 + y^2 + z^2 = a^2$ 的上半球上侧 (a > 1),在求 $\iint_{\sum} \frac{1}{x^2 + y^2 + z^2} (xdydz + ydzdx + zdxdy)$ 时,需要补充曲面后使用 Gauss 公式,下面补法正确者为()
A. $\sum_1 + \sum_2$,其中 $\sum_1: z = 0 (1 \leq x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧,$\sum_2: $ 以原点为心的单位球面上半部分取下侧
B. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧
C. $\sum_1: z = x^2 + y^2 + z^2 = a^2$ 下半球下侧
D. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取上侧
题目解答
答案
A. $\sum_1 + \sum_2$,其中 $\sum_1: z = 0 (1 \leq x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧,$\sum_2: $ 以原点为心的单位球面上半部分取下侧
解析
步骤 1:理解问题背景
题目要求我们求解一个积分,积分区域是上半球面,且需要补充曲面后使用Gauss公式。Gauss公式(散度定理)将一个曲面积分转换为一个体积积分,适用于闭合曲面。因此,我们需要找到一个合适的闭合曲面,使得原问题可以应用Gauss公式。
步骤 2:分析选项
A. $\sum_1 + \sum_2$,其中 $\sum_1: z = 0 (1 \leq x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧,$\sum_2: $ 以原点为心的单位球面上半部分取下侧
B. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧
C. $\sum_1: z = x^2 + y^2 + z^2 = a^2$ 下半球下侧
D. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取上侧
步骤 3:选择合适的补充曲面
我们需要一个闭合曲面,使得原问题可以应用Gauss公式。选项A中,$\sum_1$ 是一个圆盘,$\sum_2$ 是一个单位球面上半部分,它们与原上半球面一起构成一个闭合曲面。选项B和D中,$\sum_1$ 是一个圆盘,但它们与原上半球面一起不能构成一个闭合曲面。选项C中,$\sum_1$ 是一个下半球面,与原上半球面一起构成一个闭合曲面,但其取下侧,与原上半球面的取上侧不一致,不能构成一个闭合曲面。
题目要求我们求解一个积分,积分区域是上半球面,且需要补充曲面后使用Gauss公式。Gauss公式(散度定理)将一个曲面积分转换为一个体积积分,适用于闭合曲面。因此,我们需要找到一个合适的闭合曲面,使得原问题可以应用Gauss公式。
步骤 2:分析选项
A. $\sum_1 + \sum_2$,其中 $\sum_1: z = 0 (1 \leq x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧,$\sum_2: $ 以原点为心的单位球面上半部分取下侧
B. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取下侧
C. $\sum_1: z = x^2 + y^2 + z^2 = a^2$ 下半球下侧
D. $\sum_1: z = 0 (x^2 + y^2 \leq a^2)$ 取上侧
步骤 3:选择合适的补充曲面
我们需要一个闭合曲面,使得原问题可以应用Gauss公式。选项A中,$\sum_1$ 是一个圆盘,$\sum_2$ 是一个单位球面上半部分,它们与原上半球面一起构成一个闭合曲面。选项B和D中,$\sum_1$ 是一个圆盘,但它们与原上半球面一起不能构成一个闭合曲面。选项C中,$\sum_1$ 是一个下半球面,与原上半球面一起构成一个闭合曲面,但其取下侧,与原上半球面的取上侧不一致,不能构成一个闭合曲面。