已知有向曲线为球面与平面的交线,从轴正向往负向看去为逆时针方向,计算。
答案
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(1)确定曲线与投影。球面为 ,球心到平面 的距离为 ,交线确为闭合圆。将 代入球面得
因此投影椭圆盘 的半轴为 、,面积为 。
(2)选择曲面并求旋度。取交线所围平面圆盘 。题设俯视逆时针对应上侧,因此 。向量场光滑,其旋度为
与有向面积元的系数作内积,得
最后一步用了平面方程 。由斯托克斯公式,。
投影面积也可从空间圆盘算出:交圆半径为 ,真实圆盘面积为 ,法向与 轴夹角余弦绝对值为 ,故投影面积同为 。