题目
5.(单选题,5分) Gamma是从点A(1,1,1)到点B(2,3,4)的直线段,则 int_(Gamma)xdx+ydy+(x+y-1)dz=()A. 13B. -13C. 20D. -20
5.(单选题,5分) $\Gamma$是从点A(1,1,1)到点B(2,3,4)的直线段,则 $\int_{\Gamma}xdx+ydy+(x+y-1)dz=()$
A. 13
B. -13
C. 20
D. -20
题目解答
答案
A. 13
解析
本题考查对坐标的曲线积分的计算,解题思路是先求出直线段$\Gamma$的参数方程,然后将参数方程代入曲线积分表达式,最后根据定积分的计算方法求出结果。
- 求直线段$\Gamma$的参数方程:
已知直线段$\Gamma$是从点$A(1,1,1)$到点$B(2,3,4)$,设直线的参数方程为$\begin{cases}x = x_0 + at\\y = y_0 + bt\\z = z_0 + ct\end{cases}$($t$为参数),其中$(x_0,y_0,z_0)$为直线上一点,$(a,b,c)$为直线的方向向量。
直线的方向向量$\overrightarrow{AB}=(2 - 1,3 - 1,4 - 1)=(1,2,3)$,取$A(1,1,1)$,则直线段$\Gamma$的参数方程为$\begin{cases}x = 1 + t\\y = 1 + 2t\\z = 1 + 3t\end{cases}$,$t$的取值范围是从$0$到$1$(当$t = 0$时,$(x,y,z)=(1,1,1)$;当$t = 1$时,$(x,y,z)=(2,3,4)$)。
同时,对$x,y,z$求微分可得$dx = dt$,$dy = 2dt$,$dz = 3dt$。 - 将参数方程代入曲线积分表达式:
将$\begin{cases}x = 1 + t\\y = 1 + 2t\\z = 1 + 3t\end{cases}$,$dx = dt$,$dy = 2dt$,$dz = 3dt$代入$\int_{\Gamma}xdx + ydy + (x + y - 1)dz$可得:
$\begin{align*}&\int_{0}^{1}[(1 + t)\times1 + (1 + 2t)\times2 + ((1 + t) + (1 + 2t) - 1)\times3]dt\\=&\int_{0}^{1}(1 + t + 2 + 4t + (1 + 3t)\times3)dt\\=&\int_{0}^{1}(1 + t + 2 + 4t + 3 + 9t)dt\\=&\int_{0}^{1}(6 + 14t)dt\end{align*}$ - 计算定积分:
根据定积分的运算法则$\int_{a}^{b}(f(x)+g(x))dx=\int_{a}^{b}f(x)dx+\int_{a}^{b}g(x)dx$,可得:
$\begin{align*}\int_{0}^{1}(6 + 14t)dt&=\int_{0}^{1}6dt + \int_{0}^{1}14tdt\\&=6t\big|_{0}^{1}+14\times\frac{1}{2}t^2\big|_{0}^{1}\\&=6\times(1 - 0)+7\times(1^2 - 0^2)\\&=6 + 7\\&= 13\end{align*}$