定律定義
二維的情形
(1)平面上的單連通區域與復連通區域
設 是平面 上的區域。如果 內的任何封閉曲線 所圍成的區域 ,恆有 ,則 稱為單連通區域;否則, 稱為復連通區域。
(2)平面曲線積分與路徑無關的條件
定理1 設 是平面 上的單連通閉區域,函式 與 在 內具有一階連續偏導數,則下列 兩兩等價
沿 內任何光滑閉曲線 ,恆有
對 內的曲線積分 ,只與這光滑曲線 的起點 、終點 有關,而與路徑無關,即恆有
在 內是某一個函式 的全微分,即在 恆有
在 內每一點處恆有
三維的情形
(1)曲面單連通區域與曲面復連通區域
設 是 空間的區域。如果 內的任何簡單封閉曲線 ,都存在以 為邊界的曲面 ,使得 ,則 稱為曲面單連通區域;否則, 稱為曲面曲面復連通區域。
(2)空間曲線積分與路徑無關的條件
定理2 設 是平面 空間的曲面單連通閉區域,函式 、 、 在 內都具有一階連續偏導數,則下列 兩兩等價
沿 內任何光滑閉曲線 ,恆有
對 內任何一個光滑曲線段 ,曲線積分
僅與 的起點 、終點 有關,而與路徑無關。
在 內是某一個函式 的全微分,即在內恆有
在 內每一點處恆有
套用領域
上述兩類定理條件中要求 和 為單連通區域是很重要的。如下面的例子:
例 1 計算 ,其中 為任一不包含原點的閉區域 的邊界曲線,分段光滑.
解 因為
在區域 上連續且相等,於是
所以根據格林公式即可得倘若 為繞原點一周的封閉曲線,則函式 , 只在剔除原點外的任何區域 上有定義,所以 必含在某個復連通區域內。這時它不滿足定理1的條件,因而就不能保證 成立。事實上,設 為繞原點一周的圓
則有
若 , 滿足定理1的條件,則由上述證明可看到二元函式
具有性質
它與一元函式的原函式相仿。所以我們也稱 為 的一個原函式。