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105 台灣大學微積分(B) 第 18 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

105學年度 · 105台大微積分B · 第 18 題

題目

Problem

(R) Let CC be the counterclockwise oriented boundary of the region in the xyxy-plane enclosed by x2+y2−2x=0x^2+y^2-2x=0 and x2+y2−2y=0x^2+y^2-2y=0. Evaluate the line integral ∮C(y+e−x2) dx+(3x+sin⁡(y2)) dy\oint_C (y+e^{-x^2})\,\mathrm{d}x+(3x+\sin(y^2))\,\mathrm{d}y. Answer: (20)‾\underline{\quad(20)\quad}.

解答

解法一

思路

展開
  • 曲線為逆時針方向,直接以格林定理把線積分化為兩圓交集上的面積分。

答題過程

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由格林定理,積分為

∬R(∂∂x(3x+sin⁡y2)−∂∂y(y+e−x2)) dA=2Area⁡(R).\iint_R\left(\frac{\partial}{\partial x}(3x+\sin y^2)-\frac{\partial}{\partial y}(y+e^{-x^2})\right)\,\mathrm{d}A=2\operatorname{Area}(R).

兩個單位圓心距為 2\sqrt2,交集面積為 π2−1\frac\pi2-1。答案為

π−2.\boxed{\pi-2}.