天天看點

多元微積分_三維散度

一.二維的散度

我們已經學習過二維的散度,在二維向量場内

有一個區域R

區域的邊界是閉合曲線c

多元微積分_三維散度

格林定理告訴我們

它的通量就是通過邊界c的向量F與機關法向量的點選的積分

多元微積分_三維散度

也等于微小面積dA的散度的積分

多元微積分_三維散度

而由向量場的方向,我們基本可以判定散度和通量的情況

如下

左圖向量場向外,散度為正

中圖流出總體等于流入,散度為0

由圖向量朝内,散度為負

多元微積分_三維散度

那麼在三維中,以下圖為例

R則從面積變為體積

邊界s則從曲線變為面

多元微積分_三維散度

如果它的散度為正,向量場是從裡向外發散的

多元微積分_三維散度

是以三維的通量是通過變面積的向量與機關法向量的積分,是以是雙重積分

這也等于球體内微小的小塊體積的散度的積分

多元微積分_三維散度

下面看一個例子

三維向量場F,

三維體R的表面是S

面積S的積分就等于微小體積dV的散度積分

散度是 ∇ \nabla ∇算子與向量場标量的點積

多元微積分_三維散度

多元微積分_三維散度

與F的标量

多元微積分_三維散度

的點積

1.對于

多元微積分_三維散度

左邊偏導就是x,有編制數部分全部為0

2.對于

多元微積分_三維散度

左邊對y求導得到x,右邊的導數為0

3.對與

多元微積分_三維散度

對z求導,相當于常數,導數為0

是以得到:

多元微積分_三維散度

接下來确定積分邊界

多元微積分_三維散度

可以看出先對有積分,可以達到z的表達式,再對z積分可以得到x的表達式

是以我們按照這個順序積分

多元微積分_三維散度

2x的原函數等于2xy

多元微積分_三維散度

帶入邊界2-z得到

多元微積分_三維散度

在求2-z對于z的原函數

多元微積分_三維散度

帶入邊界 1 − x 2 1-x^2 1−x2得到

多元微積分_三維散度

在求 3 x − 2 x 3 − x 5 3x-2x^3-x^5 3x−2x3−x5的原函數

多元微積分_三維散度

帶入邊界

多元微積分_三維散度

得到的值為0

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