kaoyan1basic 高等数学 第647题

教材习题

📝 题目

### 第647题 设 $L$ 是以 $A(1,0), B(0,1), C(-1,0), D(0,-1)$ 为顶点的正方形边界,则 $\displaystyle \oint_{L} \frac{x+y+1}{|x|+|y|} \mathrm{d} s$ 等于 (A) $4 \sqrt{2}$ . (B) 0 . (C) $2 \sqrt{2}$ . (D) 4 . ## -纠错笔记

💡 答案解析

**答案**:A **解析**: 步骤1:正方形边界由四条线段组成:$AB:y=1-x,0\le x\le1$;$BC:y=1+x,-1\le x\le0$;$CD:y=-1-x,-1\le x\le0$;$DA:y=x-1,0\le x\le1$。 步骤2:在边界上$|x|+|y|=1$(因为顶点坐标绝对值和为1,线段上点满足$|x|+|y|=1$)。 步骤3:被积函数简化为$x+y+1$。 步骤4:分段积分:$AB$上$y=1-x$,$\mathrm{d}s=\sqrt{2}\mathrm{d}x$,$\int_{AB}(x+1-x+1)\sqrt{2}\mathrm{d}x=\int_0^1 2\sqrt{2}\mathrm{d}x=2\sqrt{2}$;同理其他三段各得$2\sqrt{2}$,总和$8\sqrt{2}$? 步骤5:注意$AB$上$x+y+1=2$,弧长$\sqrt{2}$,积分为$2\sqrt{2}$;$BC$上$x+y+1=0$,积分为0;$CD$上$x+y+1=-2$,弧长$\sqrt{2}$,积分为$-2\sqrt{2}$;$DA$上$x+y+1=0$,积分为0。总和为0? 步骤6:重新计算:$AB:y=1-x,0\le x\le1$,$x+y+1=2$,$\mathrm{d}s=\sqrt{2}\mathrm{d}x$,积分$2\sqrt{2}$;$BC:y=1+x,-1\le x\le0$,$x+y+1=2x+2$,积分$\int_{-1}^0 (2x+2)\sqrt{2}\mathrm{d}x=\sqrt{2}[x^2+2x]_{-1}^0=\sqrt{2}(0-(1-2))=\sqrt{2}$;$CD:y=-1-x,-1\le x\le0$,$x+y+1=0$,积分0;$DA:y=x-1,0\le x\le1$,$x+y+1=2x$,积分$\int_0^1 2x\sqrt{2}\mathrm{d}x=\sqrt{2}$。总和$2\sqrt{2}+\sqrt{2}+0+\sqrt{2}=4\sqrt{2}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:分析积分路径和被积函数
正方形边界由四条线段组成:AB: y=1-x, 0≤x≤1;BC: y=1+x, -1≤x≤0;CD: y=-1-x, -1≤x≤0;DA: y=x-1, 0≤x≤1。在边界上,由于顶点坐标绝对值和为1,且线段上点满足|x|+|y|=1,因此被积函数简化为x+y+1。
公式:|x|+|y|=1
提示:注意正方形边界上|x|+|y|恒为1,这是简化关键。
步骤 2/3
目标:分段计算曲线积分
分别计算四条线段上的积分: - AB段:y=1-x,ds=√2 dx,x+y+1=2,积分=∫_0^1 2√2 dx=2√2。 - BC段:y=1+x,ds=√2 dx,x+y+1=2x+2,积分=∫_{-1}^0 (2x+2)√2 dx=√2。 - CD段:y=-1-x,ds=√2 dx,x+y+1=0,积分=0。 - DA段:y=x-1,ds=√2 dx,x+y+1=2x,积分=∫_0^1 2x√2 dx=√2。
公式:ds=√2 dx
提示:注意各段上x+y+1的表达式不同,需仔细代入。
步骤 3/3
目标:求和得到总积分
将四段积分相加:2√2 + √2 + 0 + √2 = 4√2。
提示:注意符号,CD段积分为0。

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