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计算曲线积分 正则曲线与光滑曲线

2021-04-28知识2

正则曲面一定是流形吗? doCarmo的《曲线与曲面的微分几何学》中文版第63页证明了若到曲面上的某个映射满足光滑单射且导数矩阵满…

证明:一条正则曲线在各点的切线都经过一个固定点,则它必定是一条直线 1.设正则曲线 r(t)=(x(t),y(t),z(t))各点切线都过一固定点a,则r(t)-a 与 r'(t)平行我们来证明 r(t)其实是过a的一条直线,即 r(t)=a+C(t)(r0-a)其中 r0 即 r(0).我们来证明(r(t)-a)始终互相平行,从而r(t)在一条直线上.首先,由于r(t)-a与r'(t)平行,所以r'(t)=C1(t)(r(t)-a)即 x'(t)=C1(t)(x(t)-a1)y'(t)=C1(t)(y(t)-a2)z'(t)=C1(t)(z(t)-a3)以x为例,x'(t)/(x(t)-a1)=C1(t),两边积分得ln|x(t)-a1|-ln|x(0)-a1|=C2(t)x(t)=a1+C3(t)(x(0)-a1)同样地解出y,z后得到r(t)=a+C3(t)(r(0)-a).证毕.2.设正则曲线 r(t)每点的法平面都经过b这说明 r(t)-b 垂直于 r'(t).取内积得到得到(|r(t)|^2)'=2

计算曲线积分 由题意,设P(x,y)=-yx2+4y2,Q(x,y)=xx2+4y2,C所围成的区域为G(1)闭曲线L内部不包含原点时,显然P,Q在L所围区域G连续,并且有连续的偏导数?P?y=?Q?x=-x2+4y2(x2+4y2)2.故由格林公式,有:Lxdy-ydxx2+4y2=∫G(?Q?x-?P?y)dxdy=0.(2)闭曲线L内部包含原点时.作小椭圆域x2+4y2≤r2,其中r为充分小正数,使得椭圆域包含在G内,椭圆周为Γ,Γ取正向,则由格林公式有:∮Lxdy-ydxx2+4y2=∫Γxdy-ydxx2+4y2.再注意到Γ的参数方程为:x=rcosφ,y=12rsinφ,0≤φ≤2π,得Γxdy-ydxx2+4y2=∫2π012rcosφrcosφ-12rsinφ(-rsinφ)r2dφ=π.于是,∮Cxdy-ydxx2+4y2=π.

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