Question

曲面积分∫∫xdydz+y^2dzdy+zdxdy,Σ为平面上x+y+z=1被坐标平面所截的三角形的上侧；求曲面积分

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Answer 1

求曲面积分∫∫ xdydz + y^2dzdx + zdxdy，其中Σ为平面上x + y + z = 1被坐标平面所截的三角形的上侧。
补面：
Σ1：x = 0，后侧
Σ2：y = 0，左侧
Σ3：z = 0，下侧
∫∫(Σ+Σ1+Σ2+Σ3) xdydz + y^2dzdy + zdxdy
= ∫∫∫Ω (1 + 2y + 1) dV
= 2∫∫∫Ω (1 + y) dV
= 2∫(0→1) dx ∫(0→1 - x) dy ∫(0→1 - x - y) (1 + y) dz
= 5/12
∫∫Σ1 xdydz + y^2dzdy + zdxdy = 0
∫∫Σ2 xdydz + y^2dzdy + zdxdy = 0
∫∫Σ3 xdydz + y^2dzdy + zdxdy = 0
于是∫∫Σ xdydz + y^2dzdy + zdxdy = 5/12

用原本方法解出：(技巧性的做法，这样才能看出你对曲面积分有多么的了解)
求曲面积分∫∫ xdydz + y^2dzdx + zdxdy，其中Σ为平面上x + y + z = 1被坐标平面所截的三角形的上侧。
∫∫Σ xdydz + y^2dzdx + zdxdy = ∫∫Σ x dydz + ∫∫Σ y^2 dzdx + ∫∫Σ z dxdy
在yz面、∫∫Σ x dydz、x = 1 - y - z、取前侧
= ∫∫D (1 - y - z) dydz、y + z = 1与yz坐标面围成的面积
= ∫(0→1) dy ∫(0→1 - y) (1 - y - z) dz
= 1/6
在zx面、∫∫Σ y^2 dzdx、y = 1 - z - x、取右侧
= ∫∫D (1 - z - x)^2 dzdx
= ∫∫D (z^2 + x^2 + 2zx - 2z - 2x + 1) dzdx
= ∫(0→1) dx ∫(0→1 - x) (z^2 + x^2 + 2zx - 2z - 2x + 1) dz
= 1/12
在xy面、∫∫ z dxdy、z = 1 - x - y、取上侧
= ∫∫D (1 - x - y) dxdy
= ∫(0→1) dx ∫(0→1 - x) (1 - x - y) dy
= 1/6
于是∫∫Σ xdydz + y^2dzdx + zdxdy = 1/6 + 1/12 + 1/6 = 5/12