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数学
利用重积分求曲面面积公式的推导
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    2024-11-26 22:59
    利用重积分求曲面面积公式的推导,在线求解答问题补充:
    利用重积分求曲面面积公式的推导,在线求解答
    解决时间 2025-12-22 19:45
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  • 2024-11-26 22:59
  • 关于这个问题,设曲面方程为 $z=f(x,y)$,则曲面面积元素为 $dS=\\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}dxdy$。

    则曲面面积为:$$S=\\iint_D \\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}dxdy$$利用重积分的概念,可以将上式写成:$$S=\\iint_D \\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}dxdy=\\iint_D \\frac{\\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}}{\\sqrt{1}}dxdy$$将分母 $\\sqrt{1}$ 乘上 $\\frac{\\partial z}{\\partial z}$,得:$$S=\\iint_D \\frac{\\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}}{\\sqrt{1+(\\frac{\\partial z}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial z}{\\partial y})^2}}(\\frac{\\partial z}{\\partial z})dxdy$$上式中的 $\\frac{\\sqrt{1+(\\frac{\\partial f}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial f}{\\partial y})^2}}{\\sqrt{1+(\\frac{\\partial z}{\\partial x})^2+(\\frac{\\partial z}{\\partial y})^2}}$ 可以看做是曲面在点 $(x,y,z)$ 处法向量的长度,即 $|\\vec{n}|$。因此,上式可以写成:$$S=\\iint_D |\\vec{n}|dxdy$$这就是利用重积分求曲面面积的公式。

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  • 1楼
    2024-11-26 22:59

    曲面积分的积分区域在曲面上对函数积分。 求曲面面积有固定的积分函数(1+fx^2+fy^2)^1/2,用的是二重积分,积分区域是在xoy面 上的投影。

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