Całka powierzchniowa niezorientowana
Rozważmy przestrzeń
układu 0xyz.Def. Gładkim punktem powierzchniowym (względem płaszczyzny 0xy) nazywamy wykres funkcji
z = f(x, y) ; (x, y) D
klasy w D gdzie D- obszar regularny domknięty o jednospójnym wnętrzu.
W analogiczny sposób określamy gładki punkt powierzchniowy względem płaszczyzny 0yz i 0xz.
Powierzchnie stanowiącą zbiór spójny punktów, którą można podzielić na skończoną liczbę gładkich punktów powierzchniowych nazywamy powierzchnią regularną,
Rozważmy gładki punkt powierzchniowy S orównaniu
z = f(x, y) ; (x, y) D
oraz funkcję F (x, y, z) określoną i ciągłą na tym płacie
Biorę podział obszaru D na n obszarów regularnych.
= {,…,}
= średnica obszaru = d (,)
,
= max- Srednica podziału
podziałowi odpowiada podział płata S
{,…,}
pole punkta powierzchni = ||=
; (k=1,…,n)
punktowi odpowiada punkt
(k=1,…,n)
tworzę sumę całkową
Rzutem na płaszczyzne 0xy jest
Rzutem na płaszczyzne 0xy jest
Def. Ciąg podziałów {
} obszaru D jest normalny <=>Def. Jeżeli dla każdego normalnego ciągu podziałów {
} obszaru D ciąg sum całkowych {}jest zbieżny do tej samej granicy właściwej, niezależnej od wyboru punktów to tą granicę nazywamy całką powierzchniową niezorientowaną funkcji F (x, y, z) po płacie gładkim S i oznacza się symbolem:
Interpretacja geometryczna
Jeżeli F (x, y, z)
1 to - pole punkta gładkiego S.Interpretacja fizyczna
Jeżeli
jest gęstością powierzchniową masy punkta S to=m(S) – masapunkta S.
Inne zastosowanie:
, S() , , ,
Twierdzenie (o zamianie całki powierzchniowej niekierowanej na całkę podwójną)
Jeżeli funkcja F (x, y, z) jest ciągła na gładkim płacie S:
z= f(x,y) , (x,y)D to istnieje i
(*)=
Jeżeli S jest powierzchnią regularną
i- gładkie punkty powierzchni względem płaszczyzn 0xy v 0yz v 0xz.
Wtedy =
Przykład
Obliczyć
=
S : - kąt o wierzchołkach A(1,0,0) , B(0,1,0) , C(0,0,1)
S: x+y+z = 1 <=> z = 1-x-y , gdzie:
S: x+y+z=1 , D = {(x,y) : 0 x1 ; 0y1-x}
==
Przykład 2
Obliczyć pole płata S powierzchni z = xy którego rzutem na płaszczyznę 0xy jest koło
Xy > 0
|S| = 44
Przykład
Znaleźć masę powierzch. kuli, jeżeli gęstość tej powierzch.w każdym punkcie jest liczbowo równa odległość tego punktu od pewnej określonej średnicy.
Średnica np. oś
0z,
m(S) = 2m
= 2R=
=
=
Wyznaczyć środek ciężkości połowy powierzchni kuli
, bo
Przykład
Obliczyć
S – boczna powierzchnia walca ograniczonego powierzchnią walcową
i płaszcz. z = 0 , z = H
S: ,
=