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曲面積分計算器

第一類曲面積分線上計算機,輸入曲面參數與函數,在投影區域上計算對面積的曲面積分,附投影說明,適合曲面積分章節學習。

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∬_S f dS = ∬ f·√(1+f_x²+f_y²) dxdy
被積函數也寫為 z 的函數,例如被積=1
例如 x^2+y^2

📖 使用教學|曲面積分

一、定義
第一類曲面積分 ∬_S f dS,其中 dS=√(1+f_x²+f_y²)dxdy(投影到 xy 平面)。被積函數取 1 時即為曲面面積。
二、符號說明
z=φ(x,y)曲面
dS曲面面積元
√(1+φ_x²+φ_y²)面積元因子
三、本工具的原理
  • 逐點求曲面高度與偏導;
  • 乘面積元因子得 dS;
  • 二維辛普森積分。
四、操作步驟
  1. 輸入被積函數 f(預設 1 求面積);
  2. 輸入曲面表示式與投影矩形;
  3. 點擊「計算」。
五、範例
範例:求拋物面 z=x²+y² 在 [−1,1]² 上的面積。
解:dS=√(1+4x²+4y²)dxdy,工具數值積分得約 7.45。
六、易錯點
本工具按 z=φ(x,y) 投影法;
被積函數可用 z;
f=1 時結果為曲面面積。

❓ 常見問題|曲面積分

第一類和第二類曲面積分區別?
第一類對面積 dS,與方向無關;第二類對坐標,涉及法向量通量。
dS 公式怎麼來的?
由切向量叉乘的模得到 √(1+φ_x²+φ_y²)。
能求曲面面積嗎?
令被積函數 f=1 即可。
曲面隱式給出怎麼辦?
先顯式化為 z=φ(x,y)。
為什麼結果和精確解略不同?
數值網格解析度有限。