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关于格林公式条件,大神看过来!
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沧海一笑丶cg
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这个例题解答下面给了个思考,为什么边界点有奇点仍然可以用green公式?我想了好久想不出来,谢谢!
@清疏竞赛数学💕
@baqktdgt
贴吧用户_78XteQa
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把区域在奇点处挖去一个半径为r的小扇形从而绕开奇点,Green公式在挖掉奇点的区域上成立,而r->0时被挖去的扇形边界上的积分与扇形内部的二重积分都会趋于0。
沈阳常玖科技
高二学习
数学
?学渣从年级倒数挺近年级前5的学习方法分享。我家小孩的亲身经历,如果你想改变孩子目前的学习情况 一定要看!
2025-05-01 03:06
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沧海一笑丶cg
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我早也有了这个想法,但我总感觉不严谨,不知怎么证明对错。就是既然在这个点不可偏导,那么我就绕开这个点,但是如果尽量以一个极其微小幅度的“曲线”(比如说是一个半径R趋于0的半圆)绕过。那么原来的积分曲线(设为L)就近似用在仅奇点处带了一个小半圆的积分曲线(设为L‘)代替。也就是lim(R趋于0+)积分L=积分L’。积分L‘因为不含奇点,所以可以用green公式计算。
沧海一笑丶cg
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如果我想法没问题,那么这题按照我所想的“极限”的思想为什么不可以用green?我就偏偏补一个AB直线段,I=积分(L+AB)减积分(AB),即用格林公式算(L+AB)然后减去AB不就行了?
沧海一笑丶cg
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@贴吧用户_78XteQa
不好意思,再此打扰下。我总结了下,打字有字数限制而且可能讲不清楚,所以我写在了纸上。我拍张照还请你帮我看看总结的对不对?谢谢!
贴吧用户_78XteQa
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不过刚查了一下,就应用而言更有价值的是上面那个逼近条件的一组充分条件:
1.奇点只有有限个
2.P与Q的导数在区域内部绝对可积
3.P与Q在整个区域及其边界上连续(或者连续地延拓到边界上)
条件1其实包括边界本身的拐角,P与Q导数的奇点等等,在不违反下面两个条件的情况下还可以在积分区域D的内部存在奇点。
条件2则是谈论区域D内部的二重积分的必要条件,不满足这个条件那么在奇点处可能会出现不同的逼近方法让积分收敛到不同的值,因此二重积分其实并不存在。你可能见过一些累次积分不能交换次序的情况,比如(x-y)/(x+y)^3在正方形[0,1]×[0,1]上的积分,这就是该条件的反例;而只要满足这个条件自然满足挖掉奇点后的二重积分趋近于没挖掉奇点的二重积分。
条件3则是用来保证曲线积分的趋近的,可以想象只要在导数的奇点附近P与Q本身变化不大,那么不同路径上的曲线积分变化也不大,可以证明配合条件1就能够保证趋近的成立。
比如例1,尽管(0,0)是二者偏导的奇点,但P显然是连续的;极坐标下Q带ln的那项是rsinθ ln(r(1+cosθ))=sinθ r lnr + r sinθ ln(1+cosθ),只要θ不趋近于-π(即区域始终与x轴负半轴保持一个角度)也能保证其连续地延拓到原点,于是条件3是成立的;条件2和条件1显然成立,于是Green公式在整个区域上成立。
例2违反的则是条件3,P和Q都不能连续地延拓到原点,尽管区域内部的二重积分恒为0,但在原点附近曲线积分的逼近失败了。当然如果想要个仅仅在边界上不连续、曲线积分和二重积分都成立但不相等的例子,这我还得找找...
沧海一笑丶cg
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啊?
沧海一笑丶cg
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第一个人的回答感觉稍微沾点边,但我最后还是把他问懵了
。注:图1-3是vx一个做高数栏目公众号的人,图4是某高校退休教师。
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2025-05-01 03:06
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沧海一笑丶cg
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综上,我想给这个问题来个终结了。
如果一阶偏导数连续是为了保证二重积分存在,那么条件应该可以退化为二重积分可积即可。例一中Q‘x和P’y虽然在原点处不可偏导,但是两者分别对应的均二重积分存在。而例2中Q‘x和P'y在原点处也不可偏导,但是两者对应的二重积分均不存在。
(注:以上纯属个人想法,不一定与编此书的作者原意一样。正所谓解铃还需系铃人。因为我的想法不知道是不是正确的“解铃”方式。另外我真要狠狠吐槽下现在国内一些书,你抛出了思考,你可以不紧跟着下文写出答案。但是你可以在文末或附录写出来啊!吗的真的恶心!)
沧海一笑丶cg
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附:一个在美国读书的大佬给的解答,如出一辙。
沧海一笑丶cg
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很好奇,我都把作品私密了。还有人在点赞?闹鬼了
一纸荒年1106
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今天刚好做作业碰到例二了,正疑惑于奇点什么情况应该挖去,搜遍了整个网上得亏了这个帖子才得以解惑。感谢楼主的深究和探讨
抽象工地文化
偏导数
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想问下在边界存在奇点的怎么挖,用半圆挖了还是存在含奇点的曲线
清疏竞赛数学
面积分
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上面所有回答都是针对具体现象的解释 并不是严格正确的。 严格正确的我后面出一期公众号来解释
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导数微分
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我看的一个观点是 可以把pdx看成是投影在xoz平面的面积 这个面积还可以用负的偏p偏y dxdy来表示 所以 就是 pdx的积分等于负的偏p偏y dxdy 可以用这个推导出格林公式 所以
只要你在xoz平面投影存在就还是可以用格林公式 边界有奇点也可以用 大概是这么个意思
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