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第一型曲线积分

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数学术语

定义

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为平面上可求长度的曲线段,
为定义在
上的函数.对曲线
作分割
,它把分成
个可求长度的小曲线段
的弧长记为
,分割
的细度为
,在
上任取一点
, 若存在极限
且它的值与分割及点的取法无关,则称此极限
上的 第一型曲线积分 [1] ,记为
或者简写成
为空间上可求长度的曲线段,
为定义在
上的函数.对曲线
作分割
,它把分成
个可求长度的小曲线段
的弧长记为
,分割
的细度为
,在
上任取一点
, 若存在极限
且它的值与分割及点的取法无关,则称此极限
上的 第一型曲线积分 ,记为
对于一般维空间中曲线,可同样给出定义。

物理意义

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是平面上某一可求长度的曲线,
是其密度函数,当计算物体的质量问题时便须要第一型曲线积分.首先对
作分割,把分成n个可求长度的小曲线段
(i=1,2,…,n),并在每一个上任取一点
,由于密度函数为连续函数,故当的弧长都很小时,每一小段的质量可近似地等于
,其中
为小曲线段的长度.于是在整个上的质量就近似地等于和式
当对
的分割越来越细密时,上述和式的极限就应是该物体的质量 [2]

性质

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第一型曲线积分具有下述一些重要性质 [1] :
1).若
存在,
为常数,则
也存在,且
2).若曲线段
由曲线
首尾相接而成,且
都存在,则
也存在,且
3).若
都存在,且在
, 则
4).若
存在,则
也存在,且

第一型曲线积分的计算

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设有光滑曲线
,函数
为定义在
上的连续函数,则

应用

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下面给出二个常用的应用。
1) 空间曲线
的重心坐标为 [1]
2)曲线
绕z轴(x, y轴)的转动惯量 [2]