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格林公式是高等數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,你要理解它,就需要掌握一元微積分和偏導(dǎo)數(shù)的所有內(nèi)容,格林公式是非常偉大的發(fā)現(xiàn),而且充滿了數(shù)學(xué)的奧妙,本篇我們就從微積分的基本定理和圖形來解釋格林公式的本質(zhì)原理: 如下這幅動態(tài)圖很巧妙地展示了格林公式的奧秘,至于為什么,本篇就來解釋這個問題 首先,微積分的基本定理就是 其中:左圖是原函數(shù)圖形,右圖是導(dǎo)數(shù)函數(shù)圖形, 這個大家都知道,不需要再進行闡述:原函數(shù)的y值對應(yīng)其導(dǎo)數(shù)的積分值,簡略的說就是:線面的對應(yīng)關(guān)系 我們就此把微積分基本定理,推廣到二元函數(shù)的情形,根據(jù)微積分的基本定理,在二元函數(shù)的情況下:原函數(shù)F(x,y)的的面積=偏導(dǎo)數(shù)的體積 下圖舉例來理解這個原理 我們以橢圓拋物面函數(shù)為例:左上角是原函數(shù)圖形,右上角是 其偏導(dǎo)數(shù)圖形(這里將y/5畫在ZY坐標(biāo)平面中,所以它是一個平面),那么圖中平面X=4與F/y的的交線就是 如果我們把X的所有取值都做相同的動作,如下圖F/y偏導(dǎo)數(shù)就是一個類似柱狀的圖形,當(dāng)然也可能是其他圖形,但肯定是一個封閉的圖形 我們也就得到如下圖示的結(jié)果,從X=0開始,到X=8結(jié)束,拋物面上形成一個類似橢圓的封閉圖像, 用公式表示上述原理就是 上述公式中C1和C2都是沿著一個方向計算,不是一個環(huán),將C1添加一個負號,C1和C2就形成一個閉環(huán),且為逆時針方向 按照同樣的方式,我們就可以得到F關(guān)于X的偏導(dǎo)數(shù)F/x 也就是 同樣,為了形成一個閉環(huán),需將C2添加一個負號,這樣就是逆時針旋轉(zhuǎn) ![]() 這就是把微積分基本定理推廣到二元函數(shù)的基本原理, ![]() 如果我們用向量更為具體的來表示格林定理,下圖會更為直觀 ![]() 如果我們按書本上的嚴(yán)格推導(dǎo)來描述通量和環(huán)量,就是如下形式 閉曲線的環(huán)量形式 ![]() 閉曲線的通量形式 ![]() |
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