Формула Грина.
Установим связь между двойным интегралом по некоторой плоской области и криволинейным интегралом по границе этой области.
Пусть в правильная область ограничена кривой . На область проектируется на , причем сверху она ограничивается кривой , а снизу .
Пусть функция и , имеющие частные произвольные, непрерывны в .
Рассмотрим интеграл:
Итак, (7)
Аналогично, получаем (8)
Вычтем из (7) (8), получим:
Формула Грина
(если обход совершается по ходу часовой стрелки)
Формула Грина
(если обход совершается против хода часовой стрелки)
(Здесь )
Условия независимости криволинейного интеграла от пути интегрирования.
Пусть и вместе со своими частными производными- непрерывны в области . Рассмотрим две кривые и , соединяющие точки и . Пусть
или
Тогда на основании свойств и криволинейных интегралов:
Вывод
Криволинейный интеграл по замкнутому контуру равен 0.
Но возникает вопрос: каким условиям должны удовлетворять функции и для того, чтобы криволинейный интеграл по любому замкнутому контуру был равен 0.
Теорема:
Пусть функции и и их частные производные и - непрерывны в области . Тогда для того, чтобы
Доказательство:
1Достаточность
2Неоходимость. Допустим, что выполняется , но не выполняется .
Пусть в некоторой точке выполняется
Тогда . Но по формуле Грина левая часть непрерывна по границе области должна равняться 0. Следовательно, предположения, что - неверно и
Выполнение условия равносильно тому, что выражения есть полный дифференциал некоторой функции .