格林公式求面积公式
格林公式求面积公式:∮CF·ds=?_AF·?φdA。
设矢量F(x,y)在一封闭曲线C的内部有连续的一阶偏导数,则F在C上的通量等于该矢量的散度对 C所围成的面积A上的积分,即:∮CF·ds=?_AF·?φdA。
其中,ds表示曲线C上的微小弧长元素,?φ表示势函数φ的梯度。
根据格林公式,我们可以求解封闭区域内某矢量的通量,进而计算出该区域的面积。
设平面上有两条互相垂直的线段,分别为AB和CD,其中A(0,0),B(a,0),C(0,b)和D(a,b)。现在我们要求线段AB和CD围成的矩形区域的面积。
首先,我们可以计算矢量F,表示从点A到点B的向量,即F=(a,0)。然后计算F在曲线AB上的通量:
∮CF·ds=?_AF·?φdA。由于φ=0常数,?φ=(0,0)。则∮ABF·ds=?_A(a,0)·(0,0)dA=?_Aady= ∫_0^ada=a^2。
同样,我们可以计算矢量F在曲线CD上的通量:
∮CF·ds=?_AF·?φdA。此时,φ=0(常数),?φ=(0,0),则
∮CDF·ds=?_A(a,0)·(0,0)dA=?_Aady=∫_0^bdb=b^2
根据格林公式,矩形区域的面积A等于曲线AB和CD上通量之和,即:A=∮ABF·ds+∮CDF·ds=a^2+b^2
通过格林公式,我们成功地求解了矩形区域的面积。此外,格林公式还可以应用于其他形状的封闭区域,只需根据区域的形状和边界条件,选择合适的势函数φ,并计算其梯度?φ即可。