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96 台灣大學微積分(B) 第 6 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

96學年度 · 96台大微積分B · 第 6 題

題目

6. 設 C:x2+(y−3)2=16C:x^2+(y-3)^2=16 依逆時針旋轉,則

∮C2y dx+(x2+y2) dy=‾。\oint_C 2y\,dx+(x^2+y^2)\,dy=\underline{\quad\quad}。

解答

解法一

思路

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  • 曲線逆時針且為簡單閉曲線,直接使用格林定理把線積分化為面積分。

答題過程

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取 P=2yP=2y、Q=x2+y2Q=x^2+y^2。格林定理給出

∮CP dx+Q dy=∬R(∂Q∂x−∂P∂y) dA=∬R(2x−2) dA.\oint_C P\,\mathrm{d}x+Q\,\mathrm{d}y =\iint_R\left(\frac{\partial Q}{\partial x}-\frac{\partial P}{\partial y}\right)\,\mathrm{d}A =\iint_R(2x-2)\,\mathrm{d}A.

圓盤 RR 的圓心為 (0,3)(0,3),故 ∬Rx dA=0\iint_Rx\,\mathrm{d}A=0,面積為 16π16\pi。因此

−2⋅16π=−32π.\boxed{-2\cdot16\pi=-32\pi}.