Bài giảng giải tích 2 chương 3 2 định nghĩa, tính chất, cách tính tích phân đường loại 2 - Pdf 27

§2: Tích phân đường loại 2- Cách tính
Định nghĩa: Cho hàm P(x,y), Q(x,y) xác định trên cung
AB trong mp Oxy
A
B
Chia cung AB thành n phần tùy ý bởi các điểm chia
A=A
0
, A
1
, A
2
, … A
n
=B, A
k
(x
k
,y
k
)
An
A
k+1
A
k
A
0
A
1
Trên mỗi cung nhỏ A

( ) ( )
n
n k k k k
k
S P M x Q M y
=
= +D D
å
Cho max Δl
k
→ 0, nếu S
n
có giới hạn hữu hạn không
phụ thuộc cách chia cung AB và cách lấy điểm M
k
thì
giới hạn đó được gọi là tp đường loại 2 của các hàm
P(x,y) và Q(x,y) dọc cung AB và kí hiệu là
§2: Tích phân đường loại 2- Cách tính
max 0
( , ) ( , ) lim
k
n
l
AB
P x y dx Q x y dy S
D ®
+ =
òò
Điều kiện tồn tại: Nếu các hàm P, Q liên tục trong

d
ư
ơ
n
g
§2: Tích phân đường loại 2– Cách tính
Cách tính tích phân đường loại 2
Nếu cung AB có phương trình y=y(x), đi từ
A(x
1
,y(x
1
)) đến B(x
2
,y(x
2
)) thì
( )
2
2
( , ( )) ( , ( )) ( )
x
AB x
Pdx Qdy P x y x Q x y x y x dx
¢
+ = +
ò ò
Nếu cung AB có phương trình tham số x=x(t), y=y(t)
đi từ A(x(t
1

2
+y
2
=2x
1
1
1. AB là đoạn thẳng y=x, x từ 0 đến 1
1
2 2 2
1
0
( )
AB
I x dx xydy x x dx= + = +
ò ò
§2: Tích phân đường loại 2 – Cách tính
1
1
2. AB là phần parabol y=x
2
với x
từ 0 đến 1, y’=2x
1
2 2
1
0
( . .2 )I x x x x dx= +
ò
3. AB là phần đường tròn x
2

Ta viết lại pt đường cong C:
, 1
2 ,1
x x
y
x x
ì
£
ï
ï
=
í
ï
- <
ï
î
Vậy :
21
1
1 2
2 2 2 2
2
0 1
( 2 ) ( 2(2 )) (2 ) ( 1)I x x x dx x x x dx
é ù é ù
= + + + + - + - -
ë û ë û
ò ò
2
C

có công thức Green
( )
x y
C D
Pdx Qdy Q P dxdy
¢ ¢
+ = ± -
ò òò
Ñ
Trong đó, tp kép lấy dấu “+” nếu hướng đi trên
đường cong kín C là hướng dương và dấu “-” nếu
ngược lại
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
Chu tuyến kín C có thể bao gồm nhiều chu tuyến
C
1
, C
2
, … Miền D được gọi là miền đơn liên nếu mỗi
chu tuyến kín đó có thể co vào 1 điểm thuộc D, khi
đó trong D không có “lỗ thủng”
C
1
D
C
2
C
3
.P
2

2(1 2cos ) 3( 1 2sin 2 s
t t tdt
I
t t co tdt
p
+ - - + -
=
- + + - +
ò
( )
2
2 2
4
0
8sin 8cosI t t dt
p
= -
ò
=0
2. Dùng CT Green với C là biên dương của miền
D: (x-1)
2
+(y+1)
2
≤4 và P=4x-2y, Q=-(2x+3y) tức là
Q’
x
-P’
y
= -2-(-2) = 0

uuur
Pt AB đi qua A(2,1) và vecto chỉ phương
(4,0)AB =
uuur
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
Vậy:
5
152
3
I =
( )
( )
( )
1
2
2 2 2
5
2 2 2
0
2 (2 4 ) 1 4 )
2 (6 2 ) (1 2 ) ( 2 ) 7 .2
2 (4 2 ) (3 2 ) ( 2 ) (7 4 ) ( 2 )
t dt
I t t dt dt
t t dt t dt
é ù
+ + +
ê ú
ë û
é ù

= -
ò ò
5
152
3
I =
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
Ví dụ 6: Tính
( ) ( )
6
sin 3 2 cos 4
y y
C
I e x x y dy e x y dx= - + + +
ò
Với C là phần đường tròn x
2
+y
2
=2y, x≥0, đi từ (0,2)
đến (0,0)
Không thể tích trực tiếp tích phân này. Ta sẽ tính
bằng cách áp dụng CT Green.
Tuy nhiên C là đường cong
không kín, nên ta phải “bù”
thêm đường cong đi từ (0,0)
đến (2,0) để được đường cong
kín.
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
Đường cong bù thêm còn phải được

C C D
Pdx Qdy Q P dxdy
È
¢ ¢
+ = - -
ò òò
1
7
C C D
Pdx Qdy Pdx Qdy dxdy+ + + = - -Û
ò ò òò
1
0
2 7 ( )
C
Pdx Qdy ydy S D+ = - +Û
ò ò
6
7
4
2
I
p
= - +Û
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
Ví dụ 7: Cho 2 hàm
2 2 2 2
( , ) , ( , )
y x
P x y Q x y

Cụ thể, ta gọi C1 là đường
tròn x
2
+y
2
=r
2
, với r đủ nhỏ
lấy cùng chiều kim đồng hồ
Áp dụng CT Green trên CUC1 là biên dương của
miền D: |x|+|y|≤1, x
2
+y
2
≥r
2
, ta được
1
( )
x y
C C D
Pdx Qdy Q P dxdy
È
¢ ¢
+ = + -
ò òò
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
1
C C
Pdx Qdy Pdx Qdy+ = - +Û

Pdx Qdy Q P dxdy
È
¢ ¢
+ = + -
ò òò
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
2. C là chu tuyến dương của đường tròn x
2
+y
2
=1
nên ta thay vào 2 hàm P, Q để được
7
C
I xdy ydx= -
ò
Ta áp dụng được CT Green để được
I
7
= 2π
§2: Tích phân đường loại 2 – CT Green
3. Do C không bao quanh gốc tọa độ nên ta áp
dụng được CT Green.
Vì Q’
x
=P’
y
nên ta có I
7
=0

từng khúc trong D
4. Tồn tại hàm U(x,y) sao cho dU=Pdx+Qdy
§2: Tích phân đường loại 2 không phụ thuộc đường đi
Cách làm:
1. Thông thường, ta sẽ kiểm tra điều kiện 1. hoặc 4.
(nếu là hàm đã cho sẵn)
2. Nếu điều kiện 4. thỏa, ta sẽ có cách 1 để tính tp:
Tìm hàm U(x,y) sao cho dU=Pdx+Qdy tức là ta đi
giải hệ U’
x
=P, U’
y
=Q và thay vào tích phân (A là
điểm đầu, B là điểm cuối)
( ) ( )
AB AB
Pdx Qdy dU U B U A+ = = -
ò ò


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status