关于曲线积分的几个等价命题
若对于区域内任意指定的两个点、,及内从到的任意两条曲线、,有
.
则称曲线积分在内与路径无关,否则称为与路径有关.
定理 设开区域是一个单连通区域,函数,在内具有一阶连续偏导数,则下列命题等价:
(1)曲线积分在内与路径无关;
(2)为某二元函数的全微分;
(3)在内恒成立;
(4)对内任意闭曲线,.
证
如图,在内任取一点,考虑从到内任一点的曲线积分
.
由于曲线积分与路径无关,故可把这个积分写成
,
并且它仅是终点坐标的函数. 记
.
下面来求. 让保持不动,从变到,则
.
因积分与路径无关,不妨取到的任一路径,而到的路径则由和到的直线构成,于是
.
又由于在上,因此
,
介于和之间. 于是
.
上面最后一个等式成立是因为是连续函数. 由于点是内任取的一点,因此有
,.
同理可证,从而
设二元函数满足
,
则 ,.
由于、的一阶偏导数连续,因此
.
设为内任一闭曲线,所围成区域为,则由格林定理,得
.
设、为内任意两点,和为内从点到点的任意两条曲线,则形成内闭曲线,从而
,
即 .
知识点查询
版权所有©佛山市数苑科技信息有限公司
数苑网 粤ICP备09146901号