Справочник по основным разделам физики Математика примеры решения задач Курс теоретических основ электротехники Начертательная геометрия История искусства
Интеграл Замена переменной интегрирование по частям

Формула Грина. Условие независимости криволинейного интеграла второго рода от вида пути интегрирования

Пусть D - некоторая замкнутая область на плоскости хОу, ограниченная контуром L. На ней заданы функции Р = Р(х,у) и Q = Q(x,y), непрерывные на D вместе со своими частными производными первого порядка. Формула Грина связывает криволинейный интеграл второго рода по L с двойным интегралом по области D: Элементы линейной алгебры ВЕКТОРЫ Векторное пространство Понятие и основные свойства вектора Приведем обобщение понятия вектора на n-мерный случай.

Движение по контуру L - в положительном направлении.

С помощью формулы Грина значение криволинейного интеграла по замкнутому контуру можно найти, вычислив двойной интеграл.

 Пример 2 

 Вычислить интеграл

где L - пробегаемая в положительном направлении окружность радиуса 2 с центром в начале координат.

РЕШЕНИЕ

В данном интеграле

Следовательно

По формуле (38) получим

где D - круг радиуса 2 с центром в начале координат. Двойной интеграл вычислим в полярных координатах

Без применения формулы Грина данный интеграл вычислить невозможно, так как невыполнимо интегрирование функций

С помощью формулы Грина доказывается, что криволинейный интеграл

не зависит от пути интегрирования MN, а зависит лишь от положения точек М и N, если во всех точках односвязной области D соблюдается равенство

При этом условии интеграл по любому замкнутому контуру LD равен нулю.

Область О называется односвязной, если ее граница состоит из одного не самопересекающегося контура L и внутри контура L нет точек, не принадлежащих области D.

Если выполняется равенство (39), выражение

является полным дифференциалом некоторой функции U=U(x,y)

Функцию U=U(x,y) называют потенциальной (первообразной) функцией для выражения

Р(х, y)dx + Q(x,y)dy

 Она может быть найдена по формуле

Где (x0,y0) - любая фиксированная точка области D; (х,у) - переменная точка; С -произвольная постоянная.

При выполнении условия (39) криволинейный интеграл равен разности значений потенциальной функции в конечной и начальной точках пути интегрирования:

Вычислить несобственный интеграл  или установить его расходимость.

Решение. Так же, как и в предыдущем примере, перейдем от несобственного интеграла к определенному под знаком предела.

Замечание: когда , то .

Поэтому получаем, что , а это значит, что данный интеграл расходится.


Вычисление двойного интеграла в декартовых и полярных координатах