Поверхностные интегралы первого рода

Пусть в каждой точке некоторой поверхности σ, ограниченной линией L определена функция ƒ(p). Разобьем поверхность σ произвольными кривыми на части ∆σ1, ∆σ2, ... , ∆σn . Площадь каждой из них обозначим так же

∆σ 1, ∆δ2, ... , ∆δn. Выбрав в каждой из них произвольную точку Рi составим сумму

n

∑ ƒ (Рi) ∆δi , которую называют интегральной суммой.

i=1

Предел этой суммы при max ∆σi→0 называют поверхностным интегралом первого рода и обозначают или ,

при этом переменные x, y, z связаны условием: точка (x, y, z) лежит на поверхности σ.

 

 

Его вычисление сводится к вычислению двойного интеграла.

Поверхность σ задана уравнением z = z(x, y) и проектируется на плоскость xoy в области D.

Площадь поверхности

где (xi*, yi*) – некоторая точка, лежащая в области D (т. ∆Si)

где ∆Si – площадь площадки ∆Si.

т. Pi ∆ σ i

Pi = P(xi, yi, zi)

 

z

 
 

 

 


0 y

Д

 

Вычисляя предел левой и правой части при max ∆σi→0 (maxΔSi→0) получим в левой части поверхностный интеграл, а в правой части двойной интеграл по области D.

 

 

Замечание. Если поверхность σ задана уравнением: x=x(y,z) или y = y(x,z),

то поверхностные интегралы вычисляются аналогично по формулам:

 

Пример (Б.3876) Вычислить ƒ(z + 2x + 4/3 y) dσ,

где σ – часть плоскости x/2 + y/3 + z/4 = 1, лежащая в первом октанте.

 

z

4 z = 4(1 – x/2 – y/3)

 

 

0 3

2 y

 

x

 

область D , т.е. ее проекция на пл. xoy

 

y

 

3

 

x/2 + y/3 = 1

       
 
   
 

 

 


0 2 x

 

2 3(1-x/2)

∫∫ (z + 2x + 4/3y)dδ = ∫ dx ∫ (4(1 – x/2 – y/3) + 2x + 4/3y) =

σ 0 0

2 3(1-x/2) 2 3(1-x/2) 2 2

∫ dx ∫ 4dy = 4∫ y│ dx = 4*3 ∫ (1-x/2) dx = 12(x – x3/4)│ = 12(2 – 4/4) = 12

0 0 0 0 0 0