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: ,

=