第八章 曲线积分与曲面积分（A ）习题八1、计算下列数量值函数的曲线积分： ⑴22L y ds x y +⎰，其中L 为平面上的上半圆周：221,0x y y +=≥． ⑵⎰+Lds y x )(，其中L 为以(0,0),(2,0),(0,1)为顶点的三角形边界．⑶⎰+Ly x ds e22，其中L 为x 轴，圆周222(0)x y a a +=>，直线y x =在第一象限内所围成扇形的边界．⑷2Ly ds ⎰，其中L 是摆线(sin ),(1cos )x a t t y a t =-=-的一拱(02)t π≤≤．⑸22()Lx y ds -⎰，其中L 为柱面221x y +=与平面0x y z ++=的交线．2、求空间曲线cos ,sin ,(0)tttx e t y e t z e t ---===<<+∞的弧长．3、求均匀摆线弧(sin ),(1cos )(0)x a t t y a t t π=-=-≤≤的重心坐标．4、计算下列数量值函数的曲面积分： ⑴22()xy dS ∑+⎰⎰，其中∑：222()z x y =-+，0z ≥．⑵()x y z dS ∑++⎰⎰，其中∑为平面5y z +=被柱面2225x y +=所截得的部分．⑶22()x y dS ∑+⎰⎰，其中∑是锥面z =及平面1z =所围成的区域的整个边界曲面．⑷2221dS x y z ∑++⎰⎰，其中∑为介于平面0z =和平面(0)z H H =>之间的圆柱面222x y R +=．5、求抛物面22z x y =+被锥面2z =所截下的部分曲面面积．6、计算下列向量值函数在定向曲线上的积分： ⑴22610Lxydx xy dy +⎰，其中L 为曲线2y x =上从点(0,0)到(1,1)的一段弧． ⑵2(sin )Lx y dx +⎰，其中L 为由2,1y x x ==所围区域的边界（逆时针方向）． ⑶2222Ly xdx dy x y x y -+++⎰，其中L 是半径为a ，圆心在原点且方向由(,0)A a 到(,0)B a -的上半圆．⑷(2)La y dx xdy -+⎰，其中L 为摆线(s i n ),(1c o sx a t t y a t =-=-从0t =到2t π=的一段．⑸||||Ldx dyx y ++⎰，其中L 为从点(1,0)A 经点(0,1)B 到点(1,0)C -的折线段． ⑹(1)Lxdx ydy x y dz +++-⎰，其中L 是从点(1,1,1)到点(2,3,4)的一段直线．7、设曲线L 是从点(0,0)O 沿圆弧y =到点(1,0)A 的弧段，计算22()(sin )LI x yx dx y x y dy =-++⎰．8、将(,)(,)LP x y dx Q x y dy +⎰化为数量值函数的曲线积分，其中L 为沿圆周222x y y +=（逆时针）从(0,0)到(1,1)．9、方向沿纵轴方向，大小等于作用点的横坐标平方的力构成一力场，求质量为m 的质点沿半圆周y =(1,0)-移动到(1,0)时，场力所作的功．10、设位于点(0,1)的质点A 对质点M 的引力大小为2kr （0k >为常数，r 为质点A 与M 之间的距离），质点M 沿曲线y =自(2,0)B 运动到(0,0)O ，求在此运动过程中质点A 对质点M 的引力所作的功．11、利用格林公式计算下列曲线积分： ⑴2(1)Ly dx xydy ++⎰，其中L 为曲线sin y x =和2sin (0)y x x π=≤≤所围区域的正向边界． ⑵(sin )(cos )x x Le y y x dx e y x dy +++-⎰，其中L 为从点(0,0)O 经圆周22(1)1x y -+=的下半部分到点(2,0)A 的一段弧．12、计算曲线积分224Cxdy ydxx y-+⎰，其中C 是以(1,0)为中心，(1)R R ≠为半径的圆周，逆时针方向．13、证明曲线积分(3,4)2322(1,2)(6)(63)xy y dx x y xy dy -+-⎰与路径无关，并求积分值．14、验证22(2cos sin )(2cos sin )x y y x dx y x x y dy -+-在整个xOy 平面内为某一函数的全微分，并求一个这样的函数(,)u x y ．15、计算下列向量值函数在定向曲面上的积分： ⑴22()xy zdxdy ∑+⎰⎰，其中∑是球面2221x y z ++=的下半部分的下侧．⑵zdxdy xdydz ydzdx ∑++⎰⎰，其中∑是柱面221x y +=被平面0z =及3z =所截得的在第一卦限内的部分的前侧．⑶2z dxdy ∑⎰⎰，其中∑为平面1x y z ++=在第一卦限部分的上侧． ⑷2x dydz zdxdy ∑+⎰⎰，其中∑为抛物面22(01)z x y z =+≤≤的上侧．16、利用高斯公式计算下列曲面积分： ⑴222x dydz y dzdx z dxdy ∑++⎰⎰，其中∑为平面0x =，0y =，0z =，x y z a ++=(0)a >所围立体的全表面的外侧．⑵32()2xyz dydz x ydzdx zdxdy ∑--+⎰⎰，其中∑为222x y R +=在平面0z =和1z =之间部分圆柱面的外侧．⑶333()()()x yz dydz y xz dzdx z xy dxdy ∑++-++⎰⎰，其中∑为取外侧的球面222x y z z ++=． ⑷222x dydz y dzdx z dxdy ∑++⎰⎰，其中∑为抛物面22(01)z x y z =+≤≤的上侧．17、计算323232()()()xaz dydz y ax dzdx z ay dxdy ∑+++++⎰⎰，其中∑为上半球面z =18、计算xyzA e r =在点()1,1,1P 处的散度，其中r 为矢径：r xi yj zk =++．19、求向量yzi xzj xyk ++穿过圆柱体222,0x y R z H +≤≤≤的全表面∑的外侧的通量．20、利用斯托克斯公式计算曲线积分()()()C z y dx x z dy x y dz -+-+-⎰，其中C 是曲线2212x y x y z ⎧+=⎨-+=⎩从z 轴正向往z 轴负向看C 的方向是顺时针的．（B ）单元自我测试题一、填空题（每题4分，共20分）1、设C 为3y x =上点(0,0)到(1,1)的一段弧，则曲线积分C⎰＝ ．（写出定积分形式，不必计算）2、设L 是圆周：2222,0x y z a x y z ⎧++=⎨++=⎩则曲线积分2Lx ds ⎰的值为 ．3、设C 是逆时针方向的闭曲线，其方程为22(1)1x y -+=，则222()(2)Cx y d x y x y d y-+-⎰＝ ． 4、设∑是抛物面221(23)z x y =-+在xOy 平面上方部分的下侧，则向量值函数在定向曲面上的积分I Pdydz Qdzdx Rdxdy ∑=++⎰⎰化为数量值函数的曲面积分后，I ＝ ．5、向量场()()22,,ln 1z u x y z xy i ye j x z k =+++在点()1,1,0P 的散度divu = ．二、单项选择题（每题3分，共15分） 1、曲线积分22()Lx y ds +⎰，其中L 是圆心在原点，半径为a 的圆周，则曲线积分值为（ ）A ．22a π Ｂ．3a π Ｃ．32a π Ｄ．34a π 2、设∑：2222(0)x y z a z ++=≥，1∑为∑在第一卦限的部分，则有（ ）．A ．14xdS xdS ∑∑=⎰⎰⎰⎰ Ｂ．14ydS ydS ∑∑=⎰⎰⎰⎰Ｃ．14zdS zdS ∑∑=⎰⎰⎰⎰ Ｄ．14xyzdS xyzdS ∑∑=⎰⎰⎰⎰3、设L 是从点()0,0沿折线11y x =--至点()2,0A 的折线段，则曲线积分LI ydx xdy =-+⎰=( )A ．2- Ｂ．1- Ｃ．0 Ｄ．24、设2()()x ay dx ydyx y +++为某函数的全微分，则常数a ＝（ ）．A ．1- Ｂ．0 Ｃ．1 Ｄ．2 5、设∑是柱面221,01x y z +=≤≤外侧，()x y z dydz ∑++=⎰⎰（ ）． A ．0 Ｂ．1π+ Ｃ．1 Ｄ．π三、计算下列曲线积分或曲面积分的值（每题6分，共24分）1、设L 是由直线2y x =，2y =和0x =所围成的三角形区域的边界，求Lxyds ⎰．2、2I z dS ∑=⎰⎰，其中∑是球面2222xy z a ++=．3、计算22C I xy dy x ydx +=-⎰，C 为圆周222x y a +=．4、2()I z x dydz zdxdy ∑=++⎰⎰，其中∑是旋转抛物面221()2z x y =+介于0z =及3z =之间部分的下侧．四、（8分）求面密度为1的均匀半球面2222:x y z a ∑++=，0z ≥对z 轴的转动惯量．五、（８分）设曲线C 为抛物线222x y =-上从点(0,1)A 到点(0,1)B -的一段弧，计算22Cxdy ydxI x y -=+⎰．六、（８分）设函数()f x 可导，且(0)1f =，求()f x 使得曲线积分()xLye dx f x dy +⎰在全平面上与路径无关，并计算(1,1)(0,0)()x I ye dx f x dy =+⎰．七、（8分）设∑是平面1x y z ++=在第一卦限部分的上侧，求曲面积分()I x y dydz ydzdx dxdy ∑=+++⎰⎰．八、（9分）计算曲面积分33311()()()22x x dydz y xz dzdx z z dxdy ∑++-+-⎰⎰，其中∑是球面2222x y z z ++=的内侧．（C ）提高题1、计算曲面积分zdS ∑⎰⎰，其中∑为锥面z =在柱体222x y x +≤内的部分．2、设S 为椭球面222122x y z ++=的上半部分，点(,,)P x y z S ∈，π为S 在点P 处的切平面，(,,)x y z ρ为点(0,0,0)O 到平面π的距离，求(,,)SzdS x y z ρ⎰⎰．3、设函数(,)Q x y 在xOy 平面上具有一阶连续偏导数，曲线积分2(,)Lx y d xQ x y d y +⎰与路径无关，并且对任意t 恒有(,1)(1,)(0,0)(0,0)2(,)2(,)t t xydx Q x y dy xydx Q x y dy +=+⎰⎰，求(,)Q x y ．4、设函数()y ϕ具有连续导数，在围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线L 上，曲线积分24()22Ly dx xydyx yϕ++⎰的值恒为同一常数．证明：对右半平面0x >内的任意分段光滑简单闭曲线C ，有24()202Cy dx xydyx y ϕ+=+⎰．5、设函数()f x 在(,)-∞+∞内具有一阶连续导数，L 是上半平面(0)y >内的有向分段光滑曲线，其起点为(,)a b ，终点为(,)c d ，记2221[1()][()1]L xI y f xy dx y f xy dy y y=++-⎰， ⑴ 证明曲线积分I 与路径L 无关； ⑵ 当ab cd =时，求I 的值．6、计算222222()(2)(3)LI y z dx z x dy x y dz=-+-+-⎰，其中L 是平面2x y z ++=与柱面||||1x y +=的交线，从z 轴正向看去，L 为逆时针方向．7、确定常数λ，使向量42(,)2()A x y xy x y i λ=+242()x x y j λ-+在右半平面0x >上的为某二元函数(,)u x y 的梯度，并求(,)u x y ．8、已知平面区域{(,)|0,0}D x y x y ππ=≤≤≤≤，L 为D 的正向边界，试证： ⑴sin sin sin sin y x y x LLxe dy ye dx xe dy ye dx ---=-⎰⎰；⑵sin sin 22y x Lxe dy ye dx π--≥⎰．9、求[sin ()](cos )x xI e y b x y dx e y ax dy =-++-⎰，其中,a b 为正常数，L为从点(2,0)A a 沿曲线y =(0,0)O 的弧．10、计算曲面积分2222xdydz z dxdy x y z ∑+++⎰⎰，其中∑是由曲面222x y R +=及两平面z R =，(0)z R R =->所围成立体表面的外侧．11、计算212222()()axdydz z a dxdy x y z ∑++++⎰⎰，其中∑为下半球面z =上侧，a 为大于零的常数．12、计算曲面积分(2)x z dydz zdxdy ∑++⎰⎰，其中∑为有向曲面22z xy =+(01)z ≤≤，其法向量与z 轴正向的夹角为锐角．13、计算曲面积分332223(1)I x dydz y dzdx z dxdy ∑=++-⎰⎰，其中∑是曲面221(0)z x y z =-≥－的上侧．。
数分曲线积分知识点总结一、定积分的概念1. 定积分的概念定积分的概念是对区间上的分割和极限过程的推广，通过将函数的取值范围分割成若干小段，并对这些小段进行求和的方式来描述曲线下的面积或者函数在区间上的累积变化量。
定积分的符号表示为∫a^b f(x)dx，其中a和b为积分的上限和下限，f(x)为被积函数。
2. 定积分的几何意义定积分的几何意义是曲线下的面积，也可以理解为函数在给定区间上的变化量。
通过对函数在给定区间上的取值进行分割，并对这些小段的值进行求和，可以得到函数在该区间上的累积变化量，即面积。
3. 定积分的算法定积分的算法包括黎曼和、黎曼积分、不定积分、牛顿-莱布尼茨公式等。
这些算法可以帮助我们求解函数在给定区间上的定积分值，进而得到函数的累积变化量或者曲线下的面积。
二、曲线积分的概念1. 曲线积分的概念曲线积分是将函数的值沿着给定曲线或者路径进行积分，描述了函数在曲线上的累积变化量。
曲线积分可以分为第一类曲线积分和第二类曲线积分，分别描述了一维曲线和二维曲线上函数的积分值。
2. 曲线积分的几何意义曲线积分的几何意义是描述了函数在给定曲线上的变化量，可以理解为函数在曲线上的积分值。
通过对曲线上的小段进行积分求和，可以得到函数在给定曲线上的累积变化量。
3. 曲线积分的算法曲线积分的算法包括第一类曲线积分和第二类曲线积分的计算方法，可以帮助我们求解函数在给定曲线上的积分值。
常用的算法包括参数方程法、矢量场法等。
三、第一类曲线积分1. 第一类曲线积分的概念第一类曲线积分是描述一维曲线上函数的积分值，通常用于描述曲线上的某种物理量或者力的做功。
第一类曲线积分的定义是将函数的值沿着给定曲线进行积分，描述了函数在曲线上的累积变化量。
2. 第一类曲线积分的计算方法第一类曲线积分的计算方法包括参数方程法和矢量场法。
参数方程法是将曲线表示为参数方程的形式，然后将函数代入参数方程中进行积分；矢量场法是将函数表示为矢量场的形式，然后进行点乘运算求积分值。
目录1对弧长的曲线积分（扩展）对弧长曲线积分的应用2对坐标的曲线积分3格林公式及其应用4对面积的曲面积分课后典型题1对弧长的曲线积分1复习之前已经学过计算曲线长度的积分（1）对于y=y(x)，有（2）对于参数方程有（3）对于极坐标方程是，转成直角坐标，则。
代入2曲线积分的概念上面3个都是求弧长，现在求的是在弧长上对某个被积函数f(x,y)积分。
那么，如果把被积函数f(x,y)看成是密度，那么得到的就是曲线质量。
当然如果密度均匀为1，则求的弧长积分就是弧长。
如果把被积函数f(x,y)看成是高度z,那么得到的就是一个柱面表面积。
对弧长的曲线积分，称为“第一类曲线积分”。
扩展到空间，若被积函数是f(x,y,z)那么，就表示在空间曲线L的密度，求得的结果就是空间的线质量。
定义：3计算方法计算步骤1画出图形2写出L的方程，指出自变量范围，确定积分上下限（下限必须小于上限）3由L类型写出对应ds的表达式4因被积函数f(x,y)的点x，y在L上变动，因此x，y必须满足L的方程。
即把L中的x，y代入被积函数f(x,y)中。
5写出曲线积分的定积分表达式，并计算。
注，二重积分中xy在投影域D内动，而被积函数的xy在L上动，故(x，y)必须满足L。
如，L的方程y=k,则（保留。
还不太懂）参数方程设曲线有参数方程，则有：显式方程设曲线为，则有：设曲线为，则有：极坐标方程设曲线为则有：注：常用，半径R的圆弧对应空间曲线方程设曲线为空间曲线，则有：4、对称性：见重积分总结5、特别性质设在L上f(x,y)<=g(x,y)，则，特别的，有此性质不能用于第二类曲线积分扩展对弧长曲线积分的应用1求柱面面积2求曲线的质心、转动惯量（其实和二重积分一样，完全可以自己推导）质心坐标：、转动惯量：I=mr^2,因此有3变力沿曲线做的功设平面力场的力为求该力沿着曲线L从a到b所做的功。
对于直线的路径ab来说功的大小是（这里有两个特点：1路径是直线2力的方向和位移的方向相同）4、平面流速场面积和流量计算5、平面环流场面积计算6、特别性质第二类曲线积分不具有此性质。
曲线积分的计算方法与应用曲线积分是数学中的一个重要概念，它在物理学、工程学等领域中有着广泛的应用。
本文将介绍曲线积分的计算方法以及其在实际问题中的应用。
一、曲线积分的计算方法曲线积分是对曲线上的函数进行积分运算，计算曲线上某一物理量的总量。
曲线积分有两种类型：第一类曲线积分和第二类曲线积分。
1. 第一类曲线积分第一类曲线积分是对曲线上的标量函数进行积分，其计算方法如下：设曲线C的参数方程为r(t)=(x(t), y(t), z(t))，其中a≤t≤b。
若函数f(x,y,z)在曲线C上连续，则第一类曲线积分的计算公式为：∫[a,b]f(x,y,z)ds=∫[a,b]f(x(t),y(t),z(t))√(x'(t)²+y'(t)²+z'(t)²)dt2. 第二类曲线积分第二类曲线积分是对曲线上的向量函数进行积分，其计算方法如下：设曲线C的参数方程为r(t)=(x(t), y(t), z(t))，其中a≤t≤b。
若向量函数F(x,y,z)=(P(x,y,z), Q(x,y,z), R(x,y,z))在曲线C上连续，则第二类曲线积分的计算公式为：∫[a,b]F(x,y,z)·dr=∫[a,b][P(x(t),y(t),z(t))x'(t)+Q(x(t),y(t),z(t))y'(t)+R(x(t),y(t),z(t))z'(t)] dt二、曲线积分的应用曲线积分在物理学、工程学等领域中有着广泛的应用。
下面将介绍曲线积分在电磁学和流体力学中的应用。
1. 电磁学中的应用在电磁学中，曲线积分常用于计算电场和磁场的环路积分。
根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律，可以通过计算曲线上的磁场和电场的环路积分来求解电流和电动势。
曲线积分在电磁学中有着重要的地位，它帮助我们理解电磁现象并解决实际问题。
2. 流体力学中的应用在流体力学中，曲线积分常用于计算流体的流量和力的做功。
