解答题
16.
计算
其中:
(Ⅰ)∑为球面
(a>0)的上侧;
(Ⅱ)∑为椭球面
【正确答案】
(Ⅰ)积分曲面∑为球面,将
代入,有
曲面∑的法向量为(x,y,z),故有
,
整理可得
,
故
,
其中
为球面∑在xOy面的投影,由于曲面方向取上侧,故
(Ⅱ)为了避免积分区域包含原点,在(0,0,0)附近取球面
,其中半径a为足够小的正数方向取内侧,在该球面以外的区域取平面
,方向向下,则有
其中,第一个曲面积分采用高斯公式,题中所给方向为正向,记Ω为封闭曲面∑+∑
1
+∑
2
所围区域,
【答案解析】
本题第(Ⅰ)问考查了第二类曲面积分的计算。第(Ⅱ)问考查利用高斯公式计算封闭曲面积分,该题需要去掉原点,因此要补充一个小的曲面,另外,计算过程中要注意封闭曲面的方向性。
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