格林公式

∮_L Pdx+Qdy = ∬_D (∂Q/∂x - ∂P/∂y) dσ
闭合曲线积分 = 区域内旋度的二重积分
L:区域D的正向边界(逆时针) P,Q:有一阶连续偏导 正向=逆时针

格林公式详解

格林公式建立了平面闭合曲线积分与二重积分的联系:

∮L Pdx+Qdy = ∬D (∂Q/∂x - ∂P/∂y) dσ

条件:L是区域D的正向边界(逆时针方向),P、Q在D上有一阶连续偏导数。

正向定义:沿L行走时,区域D在左侧。单连通区域正向=逆时针。

面积公式:取P=-y,Q=x,得A=½∮xdy-ydx=∮xdy=-∮ydx。

与曲线积分路径无关:∂Q/∂x=∂P/∂y时,单连通区域内曲线积分与路径无关。

例题:用格林公式求椭圆x²/a²+y²/b²=1围成的面积
解:A=½∮xdy-ydx,参数方程x=a cosθ,y=b sinθ,A=½∫₀²π(ab cos²θ+ab sin²θ)dθ=πab

常见问题

Q:格林公式中正向怎么确定?

A:沿边界行走时区域在左侧。外边界逆时针为正,内边界(洞)顺时针为正。

Q:区域有洞还能用格林公式吗?

A:可以,用复连通区域的格林公式,外边界逆时针+内边界顺时针。

Q:格林公式和高斯公式什么关系?

A:格林公式是二维的散度定理/旋度定理,高斯公式是三维的散度定理。

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