正向,負(fù)向,如何不讓人暈頭轉(zhuǎn)向 MRN的數(shù)學(xué)之旅 第2篇

在上一期專欄中,我們試著做了一下這道題,但在最后的結(jié)果上,出現(xiàn)了一些問題。所以,本著科學(xué)的精神,我們要仔細(xì)分析過程,找出問題所在。

俗話說,“細(xì)節(jié)決定成敗。”上一期中,我們的推理看似天衣無縫,但結(jié)果顯然不對,一定是在某處細(xì)節(jié)上出現(xiàn)了問題,只有細(xì)致的分析才可能把它找出來。

在之前的計(jì)算中,我們把曲線分為了上下兩部分,并分別對每部分使用了格林公式計(jì)算其面積,并對最后得到的第二型曲線積分進(jìn)行了計(jì)算。在這之中我們分別使用了這兩個(gè)公式。


因?yàn)榈诙颓€積分是有向的,所以積分區(qū)域的定向會(huì)影響積分值的正負(fù),進(jìn)而影響最終的結(jié)果。
如果注意一下上期計(jì)算的細(xì)節(jié),可以發(fā)現(xiàn),up假定了這兩種不同的定向方式導(dǎo)出的定向相同。但事實(shí)真的如此嗎?
首先,我們可以根據(jù)格林公式的定向方法,對該曲線做出如下的定向

至于參數(shù)增加的方向就難以確定了。為此,我們通過Desmos做出如下的一系列圖像

因此,由圖像我們可以得到由參數(shù)增加方向?qū)С龅亩ㄏ?/p>
對比兩個(gè)定向方式,我們可以發(fā)現(xiàn):它們對C1的定向相反,而對C2的定向相同。所以,我們上期對C1的積分結(jié)果與C1的面積相差一個(gè)負(fù)號(hào)(積分方向相反)。因此,S=-(-16/9)+16/9=32/9
本期課后思考:如果不借助數(shù)學(xué)軟件,如何得出參數(shù)增加的方向?
數(shù)形結(jié)合多好事,嚴(yán)謹(jǐn)直觀熔一爐
By MRN 2019.4.20