设的由分段光滑的曲线构成,若函数及在上具有一阶连续偏导数,则有:
其中为的取正向的曲线。
(1)先考虑既是型区域也是型区域的情况。比如某,令,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在的正向边界上,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在的正向边界上,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。
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,其中为的取正向的边界曲线。
那么上的可通过边界上的来计算:
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。
按照上图右侧的标注,根据格林公式,可得: