题目
50. (2.0分) (格林公式) 设L为取正向的圆周x^2+y^2=9,则曲线积分int_(L)(2xy-2y)dx+(x^2-4x)dy=____.A. -36piB. -18piC. 36piD. 18pi
50. (2.0分) (格林公式) 设L为取正向的圆周$x^{2}+y^{2}=9$,则曲线积分$\int_{L}(2xy-2y)dx+(x^{2}-4x)dy=$____.
A. $-36\pi$
B. $-18\pi$
C. $36\pi$
D. $18\pi$
题目解答
答案
B. $-18\pi$
解析
本题考查格林公式的应用。解题思路是先判断曲线积分是否满足格林公式的条件,若满足则将曲线积分转化为二重积分,再计算偏导数,最后根据积分区域的面积计算二重积分的值。
- 判断是否满足格林公式条件:
已知曲线$L$为取正向的圆周$x^{2}+y^{2}=9$,是封闭曲线,且函数$P = 2xy - 2y$,$Q = x^2 - 4x$在包含曲线$L$及其所围成区域$D$($x^2 + y^2 \leq 9$)上具有一阶连续偏导数,满足格林公式的条件。 - 应用格林公式:
根据格林公式$\oint_{L} P \, dx + Q \, dy = \iint_{D} \left( \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right) \, dA$,其中$L$为正向封闭曲线,$D$为$L$所围成的区域。 - 计算偏导数:
对$P = 2xy - 2y$关于$y$求偏导数,根据求导公式$(uv)^\prime = u^\prime v + uv^\prime$,可得$\frac{\partial P}{\partial y} = 2x - 2$。
对$Q = x^2 - 4x$关于$x$求偏导数,可得$\frac{\partial Q}{\partial x} = 2x - 4$。
则$\frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} = (2x - 4) - (2x - 2)$
$= 2x - 4 - 2x + 2$
$= -2$。 - 计算二重积分:
此时曲线积分转化为二重积分$\iint_{D} -2 \, dA$,其中$D$为圆$x^2 + y^2 \leq 9$,其半径$r = 3$,根据圆的面积公式$S = \pi r^2$,可得区域$D$的面积为$\pi\times3^2 = 9\pi$。
所以$\iint_{D} -2 \, dA = -2 \times \iint_{D} \, dA = -2\times 9\pi = -18\pi$。