4.4 散度定理和斯托克斯公式

高等数学 A2



周维祺

散度定理(高斯公式)

穿过边界的净通量内部净通量的总和

散度定理

散度定理

简单情形的证明

  • 是母线平行于轴的柱体

  • 设其上下底面积可以分别写作

  • 设其在平面上的投影为

简单情形的证明





简单情形的证明



  • 分别是的上、下底面和其它部分





例子

  • 计算曲面积分

  • 其中



例子





练习

,计算

格林公式(分部积分)

散度





  • 散度的函数映射为的函数

练习

, ,验证以下乘法公式

格林公式(分部积分)

  • 运用散度定理:

  • 乘法公式:



  • 的梯度,则进一步有

格林公式(分部积分)

斯托克斯公式

其中是可定向可微曲面
分段光滑,其正方向与曲面积分法向量的正方向满足右手法则

几种记号

  • 右侧积分也可以写成


  • 其中,旋度定义为

例子

  • 计算

  • 是平面在第一卦限的部分



  • 在三坐标面投影面积之和

练习

仍是平面在第一卦限的部分,计算

小结

  • 散度定理(高斯公式)及其计算

  • 格林公式(分部积分)

  • 斯托克斯公式

  • 散度和旋度