题目
设 f(s) 在 (-infty, +infty) 连续,则 int_((0,0))^(1,2) yf(xy)dx + xf(xy)dy= ( ).A. int_(0)^2 f(s)dsB. f(1)-f(0)C. int_(0)^1 f(s)dsD. f(2)-f(0)
设 $f(s)$ 在 $(-\infty, +\infty)$ 连续,则 $\int_{(0,0)}^{(1,2)} yf(xy)dx + xf(xy)dy=$ ( ).
A. $\int_{0}^{2} f(s)ds$
B. $f(1)-f(0)$
C. $\int_{0}^{1} f(s)ds$
D. $f(2)-f(0)$
题目解答
答案
A. $\int_{0}^{2} f(s)ds$
解析
本题考查曲线积分与路径无关的条件以及利用原函数计算曲线积分,解题的关键在于判断曲线积分是否与路径无关,若无关则可选择合适的路径进行计算。
- 判断曲线积分是否与路径无关:
设$P = yf(xy)$,$Q = xf(xy)$。
对$P$关于$y$求偏导数,根据乘积法则$(uv)^\prime = u^\prime v + uv^\prime$,其中$u = y$,$v = f(xy)$,可得:
$\frac{\partial P}{\partial y}=f(xy)+xyf^\prime(xy)$
对$Q$关于$x$求偏导数,同样根据乘积法则,其中$u = x$,$v = f(xy)$,可得:
$\frac{\partial Q}{\partial x}=f(xy)+xyf^\prime(xy)$
因为$\frac{\partial P}{\partial y}=\frac{\partial Q}{\partial x}$,且$P$,$Q$在$(-\infty, +\infty)$上连续,所以曲线积分$\int_{(0,0)}^{(1,2)} yf(xy)dx + xf(xy)dy$与路径无关。 - 选择合适的路径计算曲线积分:
选择折线作为积分路径,先从点$(0,0)$沿$x$轴到点$(1,0)$,再从点$(1,0)$沿直线$x = 1$到点$(1,2)$。- 从点$(0,0)$到点$(1,0)$:
此时$y = 0$,$dy = 0$,则曲线积分$\int_{(0,0)}^{(1,0)} yf(xy)dx + xf(xy)dy = \int_{0}^{1} 0\cdot f(x\cdot 0)dx + x\cdot f(x\cdot 0)\cdot 0 = 0$。 - 从点$(1,0)$到点$(1,2)$:
此时$x = 1$,$dx = 0$,则曲线积分$\int_{(1,0)}^{(1,2)} yf(xy)dx + xf(xy)dy = \int_{0}^{2} 1\cdot f(1\cdot y)\cdot 0 + 1\cdot f(1\cdot y)dy = \int_{0}^{2} f(y)dy$。
- 从点$(0,0)$到点$(1,0)$:
- 计算原曲线积分的值:
根据曲线积分的可加性,可得:
$\int_{(0,0)}^{(1,2)} yf(xy)dx + xf(xy)dy = \int_{(0,0)}^{(1,0)} yf(xy)dx + xf(xy)dy + \int_{(1,0)}^{(1,2)} yf(xy)dx + xf(xy)dy = 0 + \int_{0}^{2} f(y)dy = \int_{0}^{2} f(s)ds$(积分变量可任意替换)。