高等数学,考研数学,数学分析曲面积分的圆对称原理是什么,如何使用,在什么条件下使用?

坐标的旋转对称简单来说就是重命名坐标轴。如果积分区间的函数表达式不变,被积函数中的x,y,z,y,z也改变后,积分值保持不变。

(1)对于曲面积分,积分曲面为u(x,y,z)=0。如果将函数u(x,y,z)=0中的x,y,z替换为y,z,x,u (y,z,x)仍等于0,即u(y,z)。如果把函数u(x,y,z)=0换成y,x,z,u(y,x,z)=0,那么这个曲面上的积分∫∫ f (x,y,z) ds = ∫∫。如果把函数u(x,y,z)=0换成z,x,y,u(z,x,y)=0,那么这个曲面上的积分∫∫ f (x,y,z) ds = ∫∫。

(2)对于第二种曲面积分,只需要同时变换dxdy即可。比如函数u(x,Y,z)=0中的X,Y,Z分别换成Y,Z,X,那么U (y,Z,x) = 0,那么这个曲面上的乘积就是∫∫ f (x

(3)如果去掉1中积分曲面上的z,就变成曲线积分所满足的旋转对称性:积分曲线为u(x,y)=0。如果把函数u(x,y)=0中的x和y换成y和x,仍然满足u (y,x) = 0,那么这条曲线上的积分就是ͮ.实际上,如果把函数u(x,y)=0换成y,x,仍然满足u(y,x)=0,说明积分曲线关于直线y = X是对称的,第二类和(2)是一样的。

(4)二重积分和三重积分类似于(1)的解释,即改变了积分域函数中x,y,z,y,z的顺序后,相当于重命名了坐标轴,积分区间没有改变,所以被积函数相应变换后积分值保持不变。

注意两点,一是被积函数关于一个变量的奇偶性,二是看积分面积是否关于变量的坐标轴对称。

比如在2维空间中,如果被积函数是x的积函数,那么积分区域是否关于y对称,x和y坐标是否可以互换,那么就要考察积分区域是否关于y = X对称.

三维空间也类似。如果被积函数是x的积函数,那么考察积分面积,看它是否关于YZ平面对称。所谓旋转对称,需要三者之间可以互换。

但是需要注意的是,这里有一个特例,就是坐标的曲面积分,比如∫∫X^2dydz.如果x ^ 2关于YZ平面对称,x ^ 2是偶函数,那么这个积分为零,因为对于坐标的曲面积分,前后积分的符号正好相反。