流体的体胀速度、散度及高斯公式的物理意义

在高斯公式 Ω　 ( P x+ Q y+ R z) dv = ∑Pdydz +Qdzdx +Rdxdy ( 1 )中 ,∑ 是空间区域Ω的边界面 ,P,Q,R是在Ω上有定义且具有连续偏导数的函数 ,公式右端的曲面积分沿闭曲面 ∑ 之外侧进行。在该公式中 ,若视v ={ dxdt,dydt,dzdt} ={ P,Q,R}为一稳定流动的不可压缩流体 (假定密度为 1 )的速度场 ,这里 ,“稳定流动”是指流体的流速与时间t无关 ,“不可压缩”是指流体的密度为常数。在一般教材中 ,都已对公式右端的曲面积分作出了物理解释 ,即“单位时间内经闭曲面 ∑ 流出的流体的质量”,或流量 ,但却未能对整个公式的物理意义作…     

高斯公式应用小议

在利用高斯公式计算曲面积分时 ,许多学生往往忽视了对定理条件的考察。比如 :同济四版《高等数学》下册总习题十的第 3 ( 4)题就是一例。例 1 :计算 ∑xdydz +ydzdx +zdxdy( x2 +y2 +z2 ) 3 ,其中 ∑:1 -z5=( x -2 ) 21 6+( y -1 ) 29( z≥ 0 )上侧。多数学生在利用高斯公式求解时 ,做法如下 :解 :令 P =x( x2 +y2 +z2 ) 3 ,Q =y( x2 +y2 +z2 ) 3 ,R =zx2 +y2 +z2 ) 3 ,补 ∑1:z =0 ( x -2 ) 21 6+( y -1 ) 29≤ 1 下侧。于是由高斯公式得 : ∑+ ∑ 1Pdydz +Qdzdx +Rdxdy = Ω P x+ Q y+ R z dv Ω0 dv =0 ,其中Ω为由 ∑ +∑1所围区…     

对三重积分f(x,y,z)dxdy方法的一些看法

关于三重积分的计算在[1]中给出了以下公式［2」中作者对此作了探讨。究竟在什么条件下，使用公式（1）能简化三重积分的计算，本人就此问题提出一些自己的看法。笔者认为用公式（1）所简化三重积分的计算应满足以下二个条件：（1）人x，y，z）中至少缺二个变量，即人x，y，z）一人x）或人工，y，z）。人y）或f（，y，）一八）；（2）若缺的变量为x，y，则对于积分区域D的Z截面风的面积应该很容易计算（实际上应是初等数学的结果）；对于缺变量Z，Z或。，Z的情形，相应的截面A，民的面积应很容易计算。例1计算三重积分Illxdxdydz，其中D…     

应用高斯公式应注意的一个问题

在利用高斯公式计算第二类曲面积分时 ,若曲面为非封闭曲面 ,此时添加辅助曲面时 ,要特别注意 ,要保证在封闭曲面及内部满足高斯公式的条件 ,稍有不慎就会得出错误的结果 .如下面这个例子 :例　算曲面积分 I = Σxdydz ydzdx zdxdy(x2 y2 z2 ) 3/2 ,其中Σ为曲面 1 -z5 =(x -2 ) 21 6 (y -1 ) 29(z≥ 0 )的上侧 .解　令 P =x(x2 y2 z2 ) 3/2 ,Q =y(x2 y2 z2 ) 3/2 ,R =z(x2 y2 z2 ) 3/2设Σ1是 xoy平面上由 (x -2 ) 21 6 (y -1 ) 29≤ 1所围部分的下侧 ,Ω是Σ与Σ1所围闭域 .∵ P x =-2 x2 y2 z2(x2 y2 z2…     

某些循环不等式的直接证法

合肥工业大学苏化明先生在文[1]中应用一类三角形不等式来证明某些循环不等式，其实这些循环不等式就是由三角形不等式生成的（参考文献[2]）．本文意在借助均值不等式给出这些循环不等式的直接证法．例1设x、y、z＞0，求证：9（X y）（y＋z）（z＋x）≥8（x＋y＋z）（xy十yz＋zx）①证明左=18xyz十9x2y干9xy2＋9y2z 9yxz2十9x2x＋9xx2，右=8x2y 8x2z 8xyz 8xy2 8y2z 8xyz＋8yz2＋8xz2 8xyz，原不等式等价于x’y＋xv‘＋y’z十批十z‘x－zx’＞6ng．这用六元均值不等式易证．故原不等式成立．例2设Z、＊、Z＞0，求证：则原不等式等价于（…     

2011年高考山东理科第22题的简解

题目已知动直线z与椭圆x^2/3＋y^2/2=1交于P（x1，y1），Q（x2，y2）两点，且AOPQ的面积S△OPQ=√6/2，其中O为坐标原点．     

一类曲线积分的计算方法

对坐标的空间曲线积分的计算通常采用参数法或利用 Stokes公式 ,但对某些特定的空间曲线积分也可以将其转化为平面曲线的积分 ,因而也就简化了计算步骤。考虑如下曲线积分I =∫c P( x,y,z) dx +Q( x,y,z) dy +R( x,y,z) dz ( 1 )其中 c:F( x,y,z) =0z =φ( x,y) ,而 P,Q,R,F,φ对其各变元均具有一阶连续的偏导数。利用曲线积分的定义可以得到　　　　 I =∫c′{ P[x,y,φ( x,y) ]+R[x,y,φ( x,y) ]φ′x( x,y) } dx +{ Q[x,y,φ( x,y) ]+R[x,y,φ( x,y) ]φ′y( x,y) ]} dy ( 2 )其中 c′为 c在 xoy平面上的投影曲线 ,c′的方向与 c的…     

点关于直线对称点的向量公式

1．公式 若点P（x0,y0）关于直线l：Ax＋By＋C=0的对称点Q（x1,y1）,则     

对称问题的坐标代换法

高中数学中的中心对称和拍对称问题，解决的方法不乏多样，但笔者认为，利用坐标代换的方法来研究这类问题，更具有一般性和规律性．1中心对称问题求曲线C：八x，y）一0关于点Q（a，b）对称的曲线C’．设C上的任一点只（xl，yi）关于点Q的对称点为P（X，y），由中点坐标公式可得：fHI一一二十ZQlyl一一y十Zb因为点PI（xl，yi）在C上，即f（XI，yi）一0，k得f（一x＋Za，一y＋Zb）一0即为所求．例1抛物线y—ax’＋bx＋c与y一x‘一sx＋2关于点（3，2）对称，求系数a、b、c．解设点（xl，yi）是y—l‘一sl＋2上任一点即yi一xZ—5xl＋2…     

一道习题的深入探讨

在一次练习中遇到这样一道习题： 当a取不同的值时，在P（1/2，1/4），Q（1，1），R（2，2），S（2，3）四个点中，可以是函数y=a^x的图象与其反函数的图象的公共点的是（ ） （A）P，Q，R．（B）Q，S．（C）R，S．（D）P，R．     

二元全微分的原函数的求法

设du＝P（x，y）dx＋Q（x，y）dy，称P（x，y）dx＋Q（x，y）dy为函数u（x，y）的全微分，u（x，y）为P（x，y）dx＋Q（x，x）dx的一个原函数。若已知P（x，y）dx＋Q（x，y）dy为某一函数的全微分，如何求u（x，y）呢？今举例说明如下：例求全微分（x＋y）dx＋（x—y）dy的一个原函数。首先注意，在本题中P（x，y）一一函数的全微分，即存在原函数u（x，y），使有du（x，y）＝（x＋y）dx＋（x－y）dy．解法一，简单路径法可选取或为积分路径，即这里取则解法二，微分方程法由前式解得。（x，s）一专x’＋xv＋。s），其中。，）为y的一个…     

关于旋转体体积的一种算法

在直角坐标系中由平面图形绕其平面内的坐标轮（x轴或y轴）旋转所得的四种旋转体的体积与围成平面图形的边界有关，本文讨论四种体积公式及参数方程表示边界组成时的体积公式。分别绕x轴、y轴旋转而成的旋转体的体积如何计算？1．平面图形绕x轴旋转而成旋转体的体积V；z，同济大学《高等数学》上册P．346给出公式对①应用分部积分法上式②中令地。，显然地。（如图2）是半正分别为f（b），f（a）高分别为b，a的圆柱体体议之差。八I7＿＿＊＿【、，J／，W＼尸／，＼／，门＼Lc，y，——／汀DrJ＼工IJ【工10JUJ7w2I——乙”‘“J＼一／…     

简议用相关点法求轨迹方程

若动点P（x，y）的变动依赖于另一动点Q（x0，y0），而Q在某已知曲线F（x，y）=0（或具有某种规律的图形）上（这时把从动点P叫做轨迹动点，主动点Q叫做点P的相关点），求出关系式{x0=f（x,y） y0=（x,y） （＊），并代入方程F（x，y）=0，得所求轨迹（或轨迹所在曲线）方程F[f（x，y），g（x，y）]=0，这种求轨迹方程的方法叫做相关点法，     

用对弧长的曲线积分求一些柱面面积

我们知道，柱面的面积可以用二重积分计算，实事上它也可以通过对弧长的曲线积分计算。因为当j（x，y）70时，在几何上If（x，y）ds表示以xoy平面上曲线L为准线，母线平行于Z轴的，高为Z一f（，y）时的柱面面积，如图1。例1用曲线积分计算柱面x’＋y’一ax含在球域x’＋y’＋z‘＜a’内那部分的表面积（aIn0）。解由对弧长的曲线积分的几何意义及对称性知，所求面积S一到SdS（图2），＿＿。＿＿＿＿。＿．．、＿，。、，、卜十y－ax．、。＿。。＿＿其中L：y一tw～．其高是球面与柱面的交线，（。“。＿。由此得出z’二a’－ax，即一卜…     

二元函数全微分求积的一个简单方法

利用分离积分的方法，给出了二元函数全微分P（x，y）出＋Q（x，y）dy=du（x,y）求积的一个简便公式．其特点是只需计算函数P和函数Q的不定积分，从而避免原方法在积分路径选取时的麻烦以及由积分路径选取不当所导致的错误．     

用凑全微分法计算第二型曲线积分

对第二型曲线积分，若积分与路径无关，则有与定积分的公式相类似的计算公式，下边以定理的形式写出。定理设P（x，y），Q（x，y）在单连通闭区域D内有一阶连续偏导数，点A（x；，y；），B（yz，yz）ED，且，若存在一个可微函数y（y，y），使dy＝P（y，y）dy＋Q（y，y）dy而用此公式的关键在于求P（X，y）dX＋Q（X，y）dX的原函数，即凑全微分dX一＊dX＋Qdy。本文只强调用观察的方法来凑全微分。这就必须对下边几个简单而常用的全微分表达式要非常熟悉：例2计算I—l（e”siny＋y＋l）dx＋（e”cosy＋x）dy，其中C是下半圆周AB，A…     

一个复数命题的证明与应用

命题设z∈C，a∈R，且az≠0，则为纯虚数．1证明思路1利用纯虚数的定义证法1设z=x yi，x、y∈R，因z≠0，故x、y不同时为零．于是，思路2利用共轭复数模的性质：思路3利用复数的几何意义证法4在复平面内，设复数z、a、-a所对应的点分别为P、A、B，如图1．因Z≠0，故P不可能是坐标原点即线段AB的中点．于是动点P的轨迹为线段AB的垂直平分线且除去AB的中点的轨迹为虚轴为纯虚数．证法5在复平面内，设复数z、a所对应的点分别为P、H，以OA、OP为邻边作回O从P，如图2，则OC-OA＋AC-a十z，AP--OP--OA一z一a，于是，z-a一fi十。lpAP…     

关于多点源势函数的快速计算

1．引言多点源势函数的快速算法是近几年发展起来的一种新算法．首先,A．W．APPel在天体力学多体问题的计算模拟中发展了一种“无网格”算法[3],可大大提高计算效率．后来,J．Carrier,L．GreencardfoV．Rokhlin（CGR）用快速多极点算法FMM[1,2]（FastMultipoleMethod）计算空间多点电荷（N个电别的合成势场F（z）这里,ak为位于z＝uk处的电荷量,f（z－uk）为该处单位点电荷所形成的电势．显然,直接求和计算F（z）所需的工作量W1与N成正比．即W1＝O（N）若Z取遍空间M个点,则总工作量为而在＊＊R的＊＊M中,计算一个点F…     

点对称与轴对称

对称，是数学美的一种表现形式．图形的对称、式子的对称，在实践和理论上都有重要意义，故乐为数学工作者所追求．对称，也就写进了中学数学教材．对称的几何图形不仅给人以美感，而且还赋有特殊性质；对称的式子看上去十分和谐，也就便于记忆．一切对称不外乎是点对称（或中心对称）和轴对称．现将教材中涉及的两种对称，分述如下．1点对称（1）据中点坐标公式可知：已知点P（。，b）关于，＃M（x。，y。）的对称点是Q（2x0一。，Zy。一b）．这就是说：关于点＊（X。，y。）的对称点是P（。、b）、Q（Zx。一。，2y0-b）（1）特别地，P…     

“先重后单”法用于求空间曲面所围立体的体积

学生在用三重积分求体积时，当体积由比较复杂的空间曲面所围成，同学们由于对这样的空间曲面缺乏了解，作图也比较困难，所以通常做起来会感到束手无策，但是如果曲面为绕某一轴的旋转曲面，通过使用“先重后单”的方法，并且充分利用初等数学的公式，可使问题得到大量的简化。下面我们举几个具体例子。例1求曲面（x2＋y2＋z2）2＝a2（x2＋y2－z2）所界体积。分析与解：实际上这个曲面是WZ平面上双纽线（y2＋z2）2＝a2（y2－z2）绕z轴旋转一周而成。过X轴一点D作平行于Xoy平面的平面截旋转体得一圆环，如图1所示，内半径DA，外半径DB，…