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曲面z=13-x2-y2将球面x2+y2+z2=25分成三部分,试求这三部分曲面的面积之比.
曲面z=13-x2-y2将球面x2+y2+z2=25分成三部分,试求这三部分曲面的面积之比.
admin
2022-07-21
70
问题
曲面z=13-x
2
-y
2
将球面x
2
+y
2
+z
2
=25分成三部分,试求这三部分曲面的面积之比.
选项
答案
先求曲面的交线,联立两个曲面方程得z
2
-z-12=0,即z=-3或z=4.因此交线有两条,分别为 [*] 记球面在平面z=4上方的部分为S
1
,夹在平面z=-3和z=4之间的部分为S
2
,剩下的部分即为S
3
.三者的总面积为球面面积为100π,故只需计算出两部分面积即可. 曲面S
1
与S
3
在xOy面的投影区域分别为 σ
1
={(x,y)|x
2
+y
2
≤9},σ
3
={(x,y)|x
2
+y
2
≤16} 球面上的微元 [*] 因此,用第一类曲面积分计算S
1
的面积,并用极坐标计算面积,得 [*] 同理S
3
的面积为 [*] 所以S
2
=100π-10π-20π=70π.S
1
,S
2
,S
3
的面积之比为10π:70π:20π=1:7:2.
解析
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考研数学三
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