Skip to content
CalcGospel 微積分福音
返回

99 台灣大學微積分(B) 第 9 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

99學年度 · 99台大微積分B · 第 9 題

題目

9. 設

C:{x=6cos⁡ty=6sin⁡t其中 0≤t≤2πC:\begin{cases} x=6\cos t\\ y=6\sin t \end{cases} \qquad \text{其中 } 0\le t\le 2\pi

為一曲線。

試求線積分

∮C(exy−y3) dx+(ex+x3) dy.\oint_C (e^x y-y^3)\,dx+(e^x+x^3)\,dy.

(15%)(15\%)

解答

解法一

思路

展開
  • 曲線 CC 是逆時針方向、半徑 66 的圓,適合用 Green 定理把線積分改為圓盤上的二重積分。
  • 求出 ∂Q/∂x−∂P/∂y\partial Q/\partial x-\partial P/\partial y 後,再用極坐標積分。

答題過程

展開

取

P=exy−y3,Q=ex+x3.P=e^xy-y^3,\qquad Q=e^x+x^3.

參數 0≤t≤2π0\le t\le2\pi 給出逆時針方向。由 Green 定理,

∮CP dx+Q dy= ∬D(∂Q∂x−∂P∂y) dA= ∬D3(x2+y2) dA.\begin{align*} \oint_C P\,\mathrm{d}x+Q\,\mathrm{d}y =&\,\iint_D\left(\frac{\partial Q}{\partial x}-\frac{\partial P}{\partial y}\right)\,\mathrm{d}A\\[4mm] =&\,\iint_D 3(x^2+y^2)\,\mathrm{d}A. \end{align*}

其中 DD 是半徑 66 的圓盤。改用極坐標:

∬D3(x2+y2) dA= ∫02π∫063r2⋅r dr dθ= 1944π.\begin{align*} \iint_D3(x^2+y^2)\,\mathrm{d}A =&\,\int_0^{2\pi}\int_0^6 3r^2\cdot r\,\mathrm{d}r\,\mathrm{d}\theta\\[4mm] =&\,1944\pi. \end{align*}

故所求線積分為 1944π\boxed{1944\pi}。