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求八分之一球面,的边界曲线的重心,设曲线的线密度。

答案

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八分之一球面的边界由坐标面 、、 上的三条半径为 的四分之一圆弧组成。每条圆弧长为 ,故边界曲线总长为

因线密度为 ,曲线总质量也为 。

曲线关于 对称,所以重心的三个坐标相等。计算 坐标的一阶矩:位于 的圆弧贡献为零;另两条圆弧均可取参数 ,,且 。因此每条圆弧贡献

故 坐标的总一阶矩为 。

于是

由对称性,,所以重心为