格林公式

1 格林公式
由分段光滑的曲线构成,若函数上具有一阶连续偏导数,则有:

其中的取正向的曲线。

(1)先考虑既是型区域也是型区域的情况。比如某
  • 根据下图左侧的标注可得,此时型区域,这里还标出了之后会用到的
  • 根据下图左侧的标注可得,其中分段光滑弧对应函数对应函数,此时型区域

型区域

型区域

,即对应上图左侧,结合上可得:

另一方面,按照上图左侧的标注来计算的正向边界,结合上,可得:

综合上面两式可得:

又令,即对应上图右侧,结合上可得:

另一方面,按照上图右侧的标注来计算的正向边界,结合上,可得:

综合上面两式可得:

最终可得:

        (2)再考虑一般的,此时总能被划分为有限个,每个都满足(1)中的要求。比如下图左侧中的,就可以划分为下图右侧中的,划分后的每一部分都既是型区域也是型区域,这里还标出了边界的正向及之后会用到的点。

闭区域

划分为

按照上图右侧的标注,根据(1)中的结论,可得:

上述三个等式的红色部分沿着直线来回积分,所以将这三个等式相加时红色部分会相互抵消,从而:

上述定理就是 格林公式 (Green's theorem),该公式说的是,对于定义在上的函数,如下图所示,其中的取正向的边界曲线。

那么上的可通过边界上的来计算:

2 复连通域中的格林公式

也总能被划分为有限个。比如下图左侧中的,其外边界记作,内边界记作。在下图右侧中,我们将划分为,这里还标出了边界的正向及之后会用到的点。

复连通域

闭区域

按照上图右侧的标注,根据格林公式,可得: