一、不定积分(Indefinite Integral)#
数学定义:
∫f(x)dx=F(x)+C,其中 F′(x)=f(x)通俗解释:
找到一个函数,其导数为已知函数 f(x),即反导数。
二、定积分(Definite Integral)#
数学定义:
∫abf(x)dx=n→∞limi=1∑nf(xi∗)Δxi通俗解释:
表示函数图像与 x 轴之间在 [a,b] 区间的带符号面积或某种累积总量。
三、二重积分(Double Integral)#
数学定义:
∬Df(x,y)dxdy=max(Δxi,Δyj)→0limi,j∑f(xij∗,yij∗)ΔxiΔyj通俗解释:
在一个平面区域 D 上对函数 f(x,y) 进行“面积加权求和”,可用于计算面积、体积、质量等。
四、三重积分(Triple Integral)#
数学定义:
∭Ωf(x,y,z)dxdydz=max(Δxi,Δyj,Δzk)→0limi,j,k∑f(xijk∗,yijk∗,zijk∗)ΔxiΔyjΔzk通俗解释:
在三维区域 Ω 内,对函数 f(x,y,z) 进行体积积分,比如求体积、总质量、总能量等。
五、第一类曲线积分(Line Integral of the First Kind)#
数学定义:
设曲线 C 参数化为 r(t)=(x(t),y(t)), t∈[a,b],则
∫Cf(x,y)ds=∫abf(x(t),y(t))(dtdx)2+(dtdy)2dt通俗解释:
沿着曲线 C 累加标量函数 f(x,y) 的值,比如计算弯曲线上的质量或能量总量。
六、第二类曲线积分(Line Integral of the Second Kind)#
数学定义:
设向量场 F=(P(x,y),Q(x,y)),曲线 C 参数化为 r(t)=(x(t),y(t)),则
∫CF⋅dr=∫CPdx+Qdy=∫ab[P(x(t),y(t))dtdx+Q(x(t),y(t))dtdy]dt通俗解释:
计算向量场沿曲线 C 所做的“功”或“推力总量”。
七、第一类曲面积分(Surface Integral of the First Kind)#
数学定义:
设曲面 S 可参数化为 r(u,v),则
∬Sf(x,y,z)dS=∬Df(r(u,v))∂u∂r×∂v∂rdudv通俗解释:
在曲面上“加总”一个标量场的值,如计算分布在膜面上的质量或热量等。
八、第二类曲面积分(Surface Integral of the Second Kind)#
数学定义:
设 F=(P,Q,R),单位法向量为 n,则
∬SF⋅dS=∬S(P,Q,R)⋅ndS=∬SPdydz+Qdzdx+Rdxdy或参数化为:
∬DF(r(u,v))⋅(∂u∂r×∂v∂r)dudv通俗解释:
表示向量场穿过曲面的通量,如流体穿过曲面、磁场穿过线圈等。