Консультация № 198278
17.04.2020, 09:17
0.00 руб.
1 1 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Вычислить криволинейный интеграл по координатам:
Прикрепленные файлы:
293dd4a2baae70139c197f809312a9a569ee5695.png

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
21.04.2020, 12:16
общий
это ответ
Здравствуйте, gena.sorbuchev!
Профессиональные эксперты-математики не ответили на Ваш Вопрос, к сожалению. Я пытаюсь помочь Вам, поскольку срок действия Вашей Консультации истекает.
Дано : криволинейный интеграл L[$8747$]x·dy по контуру LAB ,
LAB - дуга правой полу-окружности x2 + y2 = a2 от точки A(0,-a) до точки B(0,a).
Вычислить интеграл по заданным координатам.

Решение : Для вычисления этого интеграла с непривычно-переставленными именами аргумента и функции, да ещё неявно-заданной областью интегрирования, надо пофантазировать в назначении порядка и пределов интегрирования. Процесс расстановки пределов интегрирования хорошо описан в учебно-методической статье "Двойные интегралы для чайников" Ссылка1 . Автор статьи настоятельно советует начертить график для решения подобных нетрадиционных интегралов. Ниже я прикрепил график.

Для графо-построения мне пришлось задать произвольное значение для параметра a=10 . На графике хорошо видно, что наш интеграл не просто какой-то абстрактный. Подинтегральная функция x·dy олицетворяет площадь элементарной полоски шириной x и высотой dy . Таким образом, вычисленный интеграл должен возвратить нам площадь правого полукруга [$960$]·a2/2 . Ответ текущей задачи мы уже получили.

Для обхода контура интегрирования я предлагаю 2 варианта. Первый подсказан уже в условии задачи: Разделить полукруг на полоски элементарной высоты dy и взять интеграл
-aa[$8747$]x(y)·dy = -aa[$8747$][$8730$](a2 - y2)·dy
Ответ получается [$960$]·a2/2 , как и ожидали, но сам процесс взятия интеграла
[$8747$][$8730$](a2 - y2)·dy проблематичен для не-матиматика. Этот интеграл отсутствует в популярных таблицах интегралов, американский хвалёный онлайн-решатель Вольфрам Ссылка2 возвратил неправильный ответ. Мне удалось "подтасовать" первообразную с помощью Маткада и проверить её обратным дифференцированием.

Второй вариант : разделить полукруг на элементарные углы d[$945$] . Тогда x(y) заменяем на a·cos([$945$]) , а dy - на a·cos([$945$])·d[$945$] .
Интеграл a2·cos2([$945$])·d[$945$] с пределами от [$945$] = -[$960$]/2 до +[$960$]/2 вычисляется сравнительно легко и возвращет тот же результат.

Ответ : криволинейный интеграл равен [$960$]·a2/2 .
Для проверки я задал a=10 и получил площадь полукруга 157 кв.ед, что соответствует площади квадратиков с голубой заливкой на графике ([$8776$]40 квадратиков по 4 кв.ед).
5
Спасибо
Форма ответа