15.9
格林定理将沿闭合曲线的线积分与该曲线所围区域上的二重积分联系起来。
尽管该定理通常应用于简单的实心形状,但它也适用于简单区域的并集以及带孔洞的区域。
一个有用的例子是在中心有一个湖泊的岛屿区域内计算积分。该区域是两条边界之间的陆地:外侧的海岸线 C_1 和内侧的湖岸线 C_2。
应用格林定理时,边界必须是正向的,即沿曲线行进时区域始终位于左侧。因此,外海岸线应沿逆时针方向行进,而湖泊的内岸线则应沿顺时针方向行进。
通过引入连接两岸的虚拟切口(标记为 C_3 和 C_4),可将该岛屿暂时划分为更简单的子区域。
当对每个子区域应用格林定理时,共享边界会以相反的方向出现两次。因此,沿该边界的两条曲线积分互为相反数,相互抵消。
其余的积分来自可见边界。这表明了格林定理如何推广到带有孔洞的区域。
格林定理将向量场沿闭合曲线的环流量与其在该曲线所围区域内部的行为联系起来。它提供了一种方法,可将沿边界的线积分转化为对内部区域的二重积分,因此在平面几何、流体流动和向量微积分中具有重要应用。
尽管格林定理通常通过无缺口的简单区域引入,但它也可应用于由多个简单部分构成的区域。这包括带有孔洞的区域,例如环…