5.2.8 应用斯托克斯公式解题(例5.59—5.60)

更新于 2026年10月10日 版权声明
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:图示(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

图示(https://www.daowen.com)

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=图示相截而成,从z轴正向看去,C取逆时针方向[1],计算图示

图示

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图示,S的法向量为n=(1,1,1),其方向余弦为cosα=cosβ=cosγ=图示

令P=z2-y2,Q=x2-z2,R=y2-x2,运用斯托克斯公式,有

图示

图示

因此图示

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