题目
3.(单选题) 设曲线L是圆周x=Rcost,y=Rsint上对应于t从0到(pi)/(2)的一段弧,则int_(L)ydx+xdy=( ) A. 2 B. 1 C. 0 D. 4
3.(单选题) 设曲线L是圆周x=Rcost,y=Rsint上对应于t从0到$\frac{\pi}{2}$的一段弧,则$\int_{L}ydx+xdy$=( )
A. 2
B. 1
C. 0
D. 4
A. 2
B. 1
C. 0
D. 4
题目解答
答案
为了求解曲线积分 $\int_{L} y \, dx + x \, dy$,其中 $L$ 是圆周 $x = R \cos t$,$y = R \sin t$ 上对应于 $t$ 从 $0$ 到 $\frac{\pi}{2}$ 的一段弧,我们可以按照以下步骤进行:
1. **参数化曲线 $L$:**
- $x = R \cos t$
- $y = R \sin t$
- $t$ 的范围是 $0 \leq t \leq \frac{\pi}{2}$
2. **计算 $dx$ 和 $dy$:**
- $dx = \frac{dx}{dt} \, dt = -R \sin t \, dt$
- $dy = \frac{dy}{dt} \, dt = R \cos t \, dt$
3. **将 $x$,$y$,$dx$,和 $dy$ 代入积分表达式:**
\[
\int_{L} y \, dx + x \, dy = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \left( R \sin t \cdot (-R \sin t) + R \cos t \cdot R \cos t \right) \, dt
\]
4. **化简被积函数:**
\[
R \sin t \cdot (-R \sin t) = -R^2 \sin^2 t
\]
\[
R \cos t \cdot R \cos t = R^2 \cos^2 t
\]
\[
-R^2 \sin^2 t + R^2 \cos^2 t = R^2 (\cos^2 t - \sin^2 t)
\]
5. **使用三角恒等式 $\cos 2t = \cos^2 t - \sin^2 t$:**
\[
R^2 (\cos^2 t - \sin^2 t) = R^2 \cos 2t
\]
6. **积分:**
\[
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} R^2 \cos 2t \, dt
\]
7. **提取常数 $R^2$:**
\[
R^2 \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos 2t \, dt
\]
8. **计算积分 $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos 2t \, dt$:**
\[
\int \cos 2t \, dt = \frac{1}{2} \sin 2t
\]
\[
\left. \frac{1}{2} \sin 2t \right|_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \frac{1}{2} \left( \sin \pi - \sin 0 \right) = \frac{1}{2} \left( 0 - 0 \right) = 0
\]
9. **将结果乘以 $R^2$:**
\[
R^2 \cdot 0 = 0
\]
因此,曲线积分 $\int_{L} y \, dx + x \, dy$ 的值是 $\boxed{0}$。
正确答案是 $\boxed{C}$。