Тема . Математический анализ
.26 Формула Грина. Формула Остроградского-Гаусса. Формула Стокса.
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математический анализ
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#64410

Пользуясь формулой Остроградского-Гаусса, вычислить поверхностный интеграл II рода

∫
  (x − y + z)dydz + (y − z + x)dzdx + (z − x + y)dxdy
Σ

где Σ  - поверхность, задаваемая уравнением |x−  y + z|+ |y − z + x|+ |z − x+ y| = 1  , ориентированная так, чтобы нормали смотрели ”  вне”  неё.

Показать ответ и решение

Пусть D  - область, ограниченная поверхностью Σ  , то есть

D =  {(x, y,z)||x− y + z|+ |y − z + x|+ |z − x+ y| ≤ 1}

Далее, P  = x−  y + z,Q = y − z + x,R = z − x + y  Тогда по формуле Остроградского-Гаусса:

∫                                                    ∫ ∫∫                           ∫ ∫∫
                                                           ∂P-   ∂Q-   ∂R-
  (x− y + z)dydz + (y − z + x)dzdx + (z − x + y)dxdy =    (∂x  + ∂y  + ∂z )dxdydz =      3dxdydz
Σ                                                     D                              D

И осталось лишь вычислить этот последний поверхностный интеграл. ∫∫∫
    3dxdydz
 D  .

Сделаем замену переменных для более удобного применения теоремы Фубини: u = x − y + z,v = y − z + x,w = z − x+ y  . Тогда Якобиан такой замены:        (            )
         ∂∂xu  ∂∂xv   ∂∂xw-
J = det|| ∂y  ∂y   ∂y||
       ( ∂u  ∂v   ∂w)
         ∂∂zu  ∂∂zv   ∂∂zw- считать не очень-то удобно, поскольку у нас не выражены x,y,z  через u,v,w  , а наоборот, выражены новые координаты через старые.

Тогда посчитаем Якобиан обратной замены

         (  ∂u  ∂u   ∂u)       (            )
         |  ∂x  ∂y   ∂z|       | 1   − 1  1 |
J−1 = det|(  ∂∂vx  ∂∂vy   ∂∂vz|) = det |( 1    1   − 1|) = 4
           ∂w-  ∂w- ∂w-
            ∂x  ∂y   ∂z         − 1   1   1

Следовательно, якобиан нашей замены J  равен 14   . Таким образом, исходный интеграл преобразуется как

∫∫ ∫            3∫ ∫∫
     3dxdydz =  --     dudvdw
 D              4  Ω

Где Ω =  {(u, v,w)||u|+ |v|+ |w| ≤ 1} . В силу симметричности области, достаточно проинтегрировать лишь по тому куску области Ω  , который лежит в первом октанте, то есть где u ≥ 0,v ≥ 0,w ≥  0  , то есть по множеству u + v + w ≤ 1,u ≥ 0,v ≥ 0,w ≥ 0  , а затем умножить полученный интеграл на 8, поскольку по остальным октантам интеграл будет такой же (это следует из того, что все переменные в уравнении области Ω  стоят под модулем).

Таким образом

3∫ ∫∫                   ∫∫ ∫
--     dudvdw =  6                 dudvdw
4  Ω             u+v+w≤1,u≥0,v≥0,w≥0

Дальше работает теорема Фубини:

       ∫∫ ∫                   ∫ 1  ∫  1− u   ∫ 1− u−v
6                 dudvdw  = 6    du      dv        dw =
u+v+w ≤1,u≥0,v≥0,w≥0             0     0       0
       ∫ 1   ∫ 1−u                 ∫ 1       2
    = 6    du     (1 − u − v)dv = 6   (1-−-u)-du = 1
        0     0                     0     2
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!