物理意義
第二型曲面積分的物理背景是流量的計算問題。設某流體的流速為 v=((P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z))從某雙側曲面S的一側流向另一側,求單位時間內流經該曲面的流量。由於是有向曲面,設它的單位法向量為 n=(coα,cosβ,cosγ),取曲面面積微元dS,則所求的單位時間內流量微元就是dE=( v· n)dS,若記有向曲面向量微元為d S= ndS,則dE= v·d S,那么,所求的通過整個曲面S的流量為,若記
則流量用分量表示為
或者
這種類型的積分稱為 第二型曲面積分 。P(x,y,z)稱為被積函式,S稱為積分曲面。
第二型曲面積分的計算
轉化為二重積分,必須注意兩個問題:
(1)將曲面S向相應的坐標平面投影,求得二重積分的積分區域。
(2)根據曲面的側(即法向量的方向)確定二重積分的符號。
根據積分表達式,確定投影平面,如要計算P(x,y,z)dydz,必須將S向yz平面投影,求
得二重積分的積分區域D,此時P(x,y,z)dydz=±P(x(y,z),y,z)dydz,其中曲面S:x=x(y,x),(y,z)∈D,二重積分的符號取決於法向量與x正向的夾角,為銳角時取正號,鈍角時取負號,簡記為前正、後負 。
同理
Q(x,y,z)dzdx=±Q(x,y(z,x),z)dzdx,(符號:右正,左負)
R(x,y,z)dxdy=±P(x,y,z(x,y))dxdy,(符號:上正,下負)