5.2.8 应用斯托克斯公式解题(例5.59—5.60)
例5.59(江苏省1994年竞赛题) 已知a,b为常向量,且a×b=(1,1,1),r=(x,y,z).
(1)证明:rot(a·r)b=a×b;
(2)求向量场A=(a·r)b沿闭曲线Г:
(从z轴正向看依逆时针方向)的环流量.
解析 (1)记a=(a1,a2,a3),则a·r=a1x+a2y+a3z.记f=a1x+a2y+a3z,则
rot(a·r)b=▽×(fb)=f(▽×b)+(▽f)×b
=f0+(a1,a2,a3)×b=a×b
(2)记Σ:x+y+z=0(x2+y2+z2≤1),取上侧,则环流量为
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例5.60(北京市1991年竞赛题) 设空间曲线C由立方体:0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1的表面与平面x+y+z=
相截而成,从z轴正向看去,C取逆时针方向[1],计算

解析 如右图所示,设截面上侧部分为曲面S,它在xOy平面上的投影的面积为
,S的法向量为n=(1,1,1),其方向余弦为cosα=cosβ=cosγ=
令P=z2-y2,Q=x2-z2,R=y2-x2,运用斯托克斯公式,有


因此