设 f(x, y) 在有界光滑曲线 L 上连续,L 关于 x 轴对称,则有()。A. 若 f(x, y)= -f(-x, y) 则 int_(L) f(x, y), ds = 0。B. 若 f(x, y)= f(-x, y) 则 int_(L) f(x, y), ds = 0。C. 若 f(x, y)= -f(x, -y) 则 int_(L) f(x, y), ds = 0。D. 若 f(x, y)= f(x, -y) 则 int_(L) f(x, y), ds = 0。
A. 若 $f(x, y)= -f(-x, y)$ 则 $\int_{L} f(x, y)\, ds = 0$。
B. 若 $f(x, y)= f(-x, y)$ 则 $\int_{L} f(x, y)\, ds = 0$。
C. 若 $f(x, y)= -f(x, -y)$ 则 $\int_{L} f(x, y)\, ds = 0$。
D. 若 $f(x, y)= f(x, -y)$ 则 $\int_{L} f(x, y)\, ds = 0$。
题目解答
答案
解析
本题考查曲线积分的对称性应用。关键在于理解曲线$L$关于$x$轴对称时,如何利用被积函数$f(x, y)$的对称性简化积分。核心思路是将曲线$L$分为上下两部分$L_+$(上半部分)和$L_-$(下半部分),通过变量代换分析积分关系。破题关键在于判断$f(x, y)$的对称性是否与曲线$L$的对称轴($x$轴)一致,从而确定积分是否为零。
选项分析
选项A
若$f(x, y) = -f(-x, y)$,即$f$关于$y$轴为奇函数。但曲线$L$关于$x$轴对称,与$y$轴无关,因此积分$\int_{L} f(x, y)\, ds$无法通过奇偶性抵消,不成立。
选项B
若$f(x, y) = f(-x, y)$,即$f$关于$y$轴为偶函数。此时积分可能加倍,但与$x$轴对称性无关,不成立。
选项C
若$f(x, y) = -f(x, -y)$,即$f$关于$x$轴为奇函数。将$L$分为$L_+$和$L_-$,则:
$\begin{aligned}\int_{L} f(x, y)\, ds &= \int_{L_+} f(x, y)\, ds + \int_{L_-} f(x, y)\, ds \\&= \int_{L_+} f(x, y)\, ds + \int_{L_+} f(x, -y)\, ds \quad (\text{变量代换:} y \to -y) \\&= \int_{L_+} f(x, y)\, ds - \int_{L_+} f(x, y)\, ds \quad (\text{由条件} f(x, -y) = -f(x, y)) \\&= 0.\end{aligned}$
成立。
选项D
若$f(x, y) = f(x, -y)$,即$f$关于$x$轴为偶函数。此时积分变为:
$\int_{L} f(x, y)\, ds = 2 \int_{L_+} f(x, y)\, ds,$
结果不为零,不成立。