计算第二型曲面积分:?Sy(x-z)dydz+x(z-y)dxdy,其中S为锥面z=x2+y2被平面z=1,z=2所截得部分的外侧

2025-04-10 16:38:29
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回答1:

补充平面1:z=1(x2+y2≤1)取下侧,补充平面2:z=2(x2+y2≤4)取上侧,
设S+∑1+∑2所围成的立体区域为Ω,∑1在xoy面的投影为D1,∑2在xoy面的投影为D2,则由高斯公式和第二类曲面积分的计算,得

?
S
y(x?z)dydz+x(z?y)dxdy
=
∫∫
S+1+2
y(x?z)dydz+x(z?y)dxdy
-
?
1
y(x?z)dydz+x(z?y)dxdy
-
?
2
y(x?z)dydz+x(z?y)dxdy

=
∫∫∫
Ω
(x+y)dxdydz+
∫∫
D1
x(1?y)dxdy
?
∫∫
D2
x(2?y)dxdy

=
∫∫∫
Ω
xdxdydz+
∫∫∫
Ω
ydxdydz
+
∫∫
D1
xdxdy?
∫∫
D1
xydxdy
-
∫∫
D2
2xdxdy+
∫∫
D2
xydxdy

对于两个三重积分,由于被积函数x是关于x的奇函数,而积分立体区域Ω是关于yoz面对称的;被积函数y是关于y的奇函数,而积分立体区域Ω是关于xoz面对称的
因而
∫∫∫
Ω
xdxdydz=
∫∫∫
Ω
ydxdydz
=0,
对于以D1为积分区域的二重积分,由于被积函数x和xy是关于x的奇函数,而积分区域D1是关于y轴对称的
因而
∫∫
D1
xdxdy=
∫∫
D1
xydxdy
=0
同理,
∫∫
D2
2xdxdy=
∫∫
D2
xydxdy=0

∴原式=0