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设函数Q(x,y)在平面xOy上具有一阶连续偏导数,曲线积分∫L2xydx+Q(x,y)dy与路径无关,并且对任意t恒有∫(t,1)(0,0)2xydx+Q(x,y)dy=∫(1,t)(0,0)2xydx+Q(x,y)dy,求Q(x,y).

题目详情
设函数Q(x,y)在平面xOy上具有一阶连续偏导数,曲线积分∫L2xydx+Q(x,y)dy与路径无关,并且对任意t恒有
(t,1)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy=
(1,t)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy,求Q(x,y).
▼优质解答
答案和解析
由平面上曲线积分与路径无关的条件可得
∂Q
∂x
∂(2xy)
∂y
=2x,从而可得
Q(x,y)=x2+C(y),
其中,C(y)待定.
因为积分与路径无关,取 (0,0)→(t,0)→(t,1),

 
(t,1)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy
=
1
0
[t2+C(y)]dy
=t2+
1
0
C(y)dy.
取 (0,0)→(0,t)→(1,t),则
 
(1,t)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy
=
t
0
C(y)dy+
1
0
2txdx
=
t
0
C(y)dy+t.
由题设
(t,1)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy=
(1,t)
(0,0)
2xydx+Q(x,y)dy 可知,
t2+
1
0
C(y)dy=
t
0
C(y)dy+t.
两边对t求导可得,
2t=C(t)+1,
所以 C(t)=2t-1,
从而 C(y)=2y-1.
故有,
Q(x,y)=x2+2y-1.
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