kaoyan1basic 高等数学 第646题

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## 第646题 (高等数学 - 选择题) 设曲线 $L$ 为椭圆 $\displaystyle \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1$ ,其周长为 $l$ ,则 $\oint_{L}(b x+a y)^{2} \mathrm{~d} s$ 等于 (A)$(a+b) l$ . (B)$\left(a^{2}+b^{2}\right) l$ . (C)$a^{2} b^{2} l$ . (D)$a b l$ . 答题 区

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:展开$(bx+ay)^2=b^2x^2+2abxy+a^2y^2$。步骤2:由对称性,$\oint_L xy\mathrm{d}s=0$。步骤3:$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=\frac{1}{2}\oint_L (x^2+y^2)\mathrm{d}s$,但椭圆上$x^2+y^2$不是常数。利用参数方程,或由$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=\frac{a^2}{2}l$?更准确:由对称性,$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=\frac{a^2}{2}l$?实际上,对于椭圆$\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$,有$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=a^2\oint_L \frac{x^2}{a^2}\mathrm{d}s$,但不易直接。利用公式:$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=\frac{a^2}{2}l$?错误。正确做法:由$\displaystyle \oint_L \frac{x^2}{a^2}\mathrm{d}s=\oint_L \frac{y^2}{b^2}\mathrm{d}s$,且$\displaystyle \oint_L \left(\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}\right)\mathrm{d}s=\oint_L 1\mathrm{d}s=l$,故$\displaystyle \oint_L x^2\mathrm{d}s=\frac{a^2}{2}l$?不对,因为系数不同。设$I_x=\oint_L x^2\mathrm{d}s$,$I_y=\oint_L y^2\mathrm{d}s$,则$\displaystyle \frac{I_x}{a^2}+\frac{I_y}{b^2}=l$,且由对称性$I_x$与$I_y$关系?实际上,对于椭圆,$I_x$和$I_y$无简单比例。但本题中$b^2x^2+a^2y^2$,积分$\oint_L(b^2x^2+a^2y^2)\mathrm{d}s$,由$\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$得$b^2x^2+a^2y^2=a^2b^2$,故原积分$=a^2b^2\oint_L\mathrm{d}s=a^2b^2l$。 **难度**:★★★☆☆

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