设
(Ⅰ)求
与
(Ⅱ)求
,其中C是圆周x2+y2=32,取逆时针方向.
参考答案:(Ⅰ)
(Ⅱ)因为
可考虑用格林公式计算J. 因为P,Q在点(-1,0)处没定义,所以不能在C围成的区域D上直接用格林公式. 但可在D中挖掉以(-1,0)为圆心,ε>0充分小为半径的圆所余下的区域中用格林公式见下图,求解如下:
以(-1,0)为圆心ε>0充分小为半径作圆周
(取顺时针方向),Cε与C围成的区域记为Dε,在Dε上用格林公式得
其中
取逆时针方向,
用“控洞法”求得(*)式后,可用Cε的方程
(x+1)2+y2=ε2
简化被积表达式,然后用格林公式得
其中
是
所围的区域.
解析:①我们用
的参数方程
x+1=εcost,y=εsint,t∈[0,2π]
来计算
②本题有如下变式:
(Ⅲ)分别讨论在y>0与x<0且(x,y)≠(-1,0)时积分
是否与路径无关.
y>0是单连通区域,且有
因此y>0中积分与路径无关.
区域D:x<0,(x,y)≠(-1,0)不是单连通区域,此时还须求出某积分
是环绕(-1,0)的某闭曲线. 随(Ⅱ)中已求出
取
使得
包含在D中
一条闭曲线
使得
在区域D:x<0(x,y)≠(-1,0)内不是与路径无关的.
(Ⅳ)分别讨论y>0与x<0且(x,y)≠(-1,0)时Pdx+Qdy是否
原函数,若
并求出原函数.
注意P,Q在区域D连续时
Pdx+Qdy在D
原函数
在D与路径无关. y>0是单连通区域,且有
因此y>0中Pdx+Qdy
原函数
Pdx+Qdy的原函数为
C为
常数.
x<0且(x,y)≠(-1,0)时Pdx+Qdy不
原函数.