Курс лекцийИнтегральное исчисление

9.Условие независимости криволинейного интеграла от формы пути на плоскости

Пусть область. Эта область называется односвязной, если вместе с любым замкнутым контуром , лежащем в ограничиваемая контуром область также целиком содержится в .

Пример односвязной области: круг.

Пример неодносвязной области: круг с выколотой точкой. содержит выколотую точку, а - нет, следовательно не входит в целиком.

Теорема 1. Пусть - односвязная область, . Условие, что равносильно тому, что всюду в этой области .

Доказательство.

  1. . Если всюду в выполнено равенство , то по формуле Грина .
  2. . Предположим, что в области есть точка , в которой . Пусть, для определенности, . Тогда существует окрестность точки , в которой значения больше, чем . Выберем в этой окрестности окружность радиуса и рассмотрим

По формуле Грина . Это противоречит предположению о том, что должен быть равен 0.

Определение. Пусть - область, , - контур. Будем говорить, что не зависит от формы пути в , если - контуров с началом в точке и концом в точке , .

Теорема 2. Пусть - область. Условие независимости от формы пути в равносильно тому, что для любого замкнутого контура .

Доказательство.

  1. (). Пусть интеграл не зависит от формы пути и пусть - замкнутый контур в . Выберем на две произвольные точки и и рассмотрим соединяющие эти точки части контура , назовем их . При этом состоит из и проходимого в противоположном направлении контура . По условию, . Значит, .
  2. (). Пусть для любого контура

А) В случае, если , соединяющие точки не имеют других общих точек, то, как и в предыдущей части, состоит из и проходимой в противоположном направлении . Поэтому , откуда .

Б) Если имеют конечное число общих точек, кроме и , то можно применить пункт к каждому полученному контуру, интеграл по которому в связи с предположением равен 0, и поэтому для каждой такой полученной части .

В) Случай, когда кроме и кривые имеют бесконечное множество общих точек, мы оставим без доказательства.

Сопоставляя теорему 2 с теоремой 1, получаем следствие.

Следствие. Пусть - односвязная область. не зависит в от формы пути интегрирования тогда и только тогда, когда в этой области выполняется тождество .

[an error occurred while processing this directive]

Математика Интегральное исчисление