1.图解格林公式
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笔记来源:小元老师:重积分、曲线积分、曲面积分【合集】【小元老师】高等数学,考研数学,高数基础
1.1 单连通区域、复连通区域
单连通区域边界逆时针为正(机器人左手拿水壶,只有逆时针沿边界行走,才可以将水浇入内部)
复连通区域内边界顺时针为正向(雪人左手拿水壶,只有顺时针行走时,水才能浇入内外边界之间)
1.2 格林公式
封闭曲线的曲线积分(环流量) = 旋度的二重积分(每一点旋度的叠加)
环流量表示某一点流入和流出的量的多少
旋度表示某一点处附近旋转速度的快慢
如果逆时针旋转(规定旋度为正),旋转速度越快,则旋度越大
如果顺时针旋转(规定旋度为负),旋转速度越快,则旋度绝对值越大
匀速圆周运动,速度方向正交与半径,其余两个向量是速度向量的分向量
上面两张图证明了每个点的旋度为 2 ω 2\omega 2ω
计算速度场中半径为 r r r 的圆周运动的环流量
计算速度场中半径为 r r r 的圆周运动的旋度
通过以上运算得知:某点附近区域的环流量=某点附近区域的旋度(由此验证了格林公式)
假如哪吒在这个水中搅动(角速度变大),则旋度越大,环流量越大
速度向量与边界方向的夹角为锐角时,最后算出来的环流量为正,反之若为钝角则环流量为负
证明格林公式