数学分析22.2曲线积分和路径无关性375.00KB.pptVIP

§2.曲线积分和路径的无关性; 定理 若函数 在区域 上有连续的偏导数， 是单连通区域，那么以下四条相互等价： （i）对任一全部含在 内闭路 ， （ii）对任一全部含在 内的曲线 ，曲线积分 与路径无关（只依赖曲线的端点）； （iii）微分式 在 内是某一个函数 的全微分，即 ； （iv） 在 内处处成立。 证明; 当曲线积分和路径无关时，即满足上面的诸条件，如令点 固定而点 为区域 内任意一点，那么由积分所定义的函数 在 内连续并且单值。这个函数 为 的一个原函数，它和定积分中所述原函数相仿并有以下性质： 1’ .这由刚才的证明即得。 2’利用原函数 来计算曲线积分 这里 ， ， 和 分别为 ， 点的坐标。 是一个;记号，它等于 。 剩下来还要说明如何求 的原函数。设 和 满足定理的条件 。因此必存在原函数 使 ，同时 的曲线积分与路径无关。在区域 内固定一点 ，对 内任何点 ，沿两条直线 和 从点 到点 的积分，得 其中 ，同样不难验证 也是 的一个原函数。以下考虑非单连通区域的情形，并引进一个重要概念：循环常数，在曲线积分与路径无关的定理中，它的理论是建立在两个假定之上（i）所考虑区域 是单连通的，即没有“洞”；（ii）函数 ， 及其偏导数;; 的 倍。只环绕奇点 一周的闭路上的积分值叫做区域 的循环常数，记为 ，于是，对 内任一闭路 ， 这里 为沿闭路 按逆时针方向绕 的圈数。例如当 时 如果它按逆时针方向绕 的圈数为 ，按顺时;针方向绕 的圈数为 ，那么 。 如果 内有 个奇点 ，在 周围作一环路使它不包含其他奇点，则沿闭路的积分 就是一个循环常数。区域 共有 个循环常数 ，若 为任意的含在 内的闭路，它环绕点 的周数为 ，这里 的算法和上述的 相同，则 所有沿 内任意闭路的积分都有这样的形式。 例 计算