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称为标量(x,y,z)在S面上的面积分.这种求和显然是在曲面的两个方向上进行(例如从左到右的方向和从上到下的方向,就如电子束在荧光屏上的二维扫描),数学上将它改记为
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两个积分号是指两个方向上的积分,称为二重积分.若取=1,这一面积分所得便是曲面S的面积.dS所在位置的矢量函数A(x,y,z)与dS的标积在全S面上求和,即
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称为矢量A(x,y,z)在S面上的标积性面积分.如果S是一个闭合曲面,通常将S包围的空间区域取为S面的内侧,外空间区域取为外侧.也有例外情况,在有关的数学课和物理课上会涉及.对闭合曲面,上述两种积分特别地写成
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将某空间区域V分割成一系列线度无穷短的小块,称为体元,体积一般地记成dV.体元所在位置的标量函数(x,y,z)与dV的乘积在全V区域内求和,即
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称为标量(x,y,z)在空间区域V内的体积分.书写中有三个积分号,意指需在三个方向上进行积分,称为三重积分.若取=1,这一体积分所得便是V区域的体积.
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关于线积分、面积分、体积分的完整讨论和各种具体算例,将会在后续的数学和物理课程中述及.安排在大学第一学期进行的力学课程中,教学内容若涉及到上述积分的,一般只要求能看懂和理解,即使有个别算例,通常都可以转化成为一元函数的单向积分.
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例15 对密度为球对称分布的球体,导出计算其质量的积分式,并给出算例.
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解 将球心取为坐标原点,球体各处密度ρ可以是位置r(x,y,z)的函数,球体质量为
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球体各处与球心的距离为
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R是球半径.若r相同处ρ相同,便称密度具有球对称分布.此时ρ降为关于r的一元函数,即
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把球体从中心向外分割成一系列无限薄的同心球壳,各球壳的内半径用变量r标记,外半径便可用r+dr标记,球壳体积等于4πr2dr,内含质量ρ(r)4πr2dr,球体质量便是
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