第16章 第二型曲线积分与 第二型曲面积分 · 第4题

例题

📝 题目

例 4 星形线的参数方程为

$$ x = a{\cos }^{3}t,\;y = a{\sin }^{3}t,\;0 \leq t \leq {2\pi }. $$

试求由星形线所围成的平面图形 $\Omega$ 的面积 (参看图 16-11).

\begin{center} \end{center} \hspace*{3em}

图 16-11

💡 答案与解析

解 我们有

$$ \sigma \left( \Omega \right) = \frac{1}{2}{\int }_{\mathrm{a}\Omega }x\mathrm{\;d}y - y\mathrm{\;d}x $$

$$ = \frac{1}{2}{\int }_{0}^{2\pi }\left\lbrack {a{\cos }^{3}t\left( {{3a}{\sin }^{2}t\cos t}\right) }\right. $$

$$ \left. {-a{\sin }^{3}t\left( {-{3a}{\cos }^{2}t\sin t}\right) }\right\rbrack \mathrm{d}t $$

$$ = \frac{3{a}^{2}}{2}{\int }_{0}^{2\pi }{\cos }^{2}t{\sin }^{2}t\mathrm{\;d}t $$

$$ = \frac{3{a}^{2}}{8}{\int }_{0}^{2\pi }{\sin }^{2}{2t}\mathrm{\;d}t $$

$$ = \frac{3{a}^{2}}{8}{\int }_{0}^{2\pi }\frac{1 - \cos {4t}}{2}\mathrm{\;d}t $$

$$ = \frac{3}{8}\pi {a}^{2}. $$