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格林公式验证计算器

格林公式把闭合曲线上的环流量 ∮P dx + Q dy 与区域上的二重积分 ∬(∂Q/∂x − ∂P/∂y) dA 等起来:内部所有微小旋转的总和恰等于边界上的总环流。

格林公式计算器
圆半径 r

不会填?用示例数据试算(示例:gt_r=1)

什么是格林公式计算器?

格林公式计算器插图

格林公式是牛顿-莱布尼茨公式在二维的推广:边界积分等于内部导数积分。

被积量 ∂Q/∂x − ∂P/∂y 是向量场的二维旋度(标量版)。

旋转场 (−y, x):旋度处处为 2,环流 = 2×面积。

径向场 (x, y):旋度为 0,沿圆的环流为 0——径向场无旋转趋势。

它是斯托克斯定理的平面特例:微小旋转的累加等于边界环流。

∮ P dx + Q dy = ∬ (∂Q/∂x − ∂P/∂y) dA

曲线取正向(逆时针),区域在其左侧。

如何使用格林公式计算器

  1. 1

    选择向量场预设:旋转场、径向场或剪切场。

  2. 2

    输入圆域半径 r。

  3. 3

    结果给出左侧环流量与右侧二重积分的数值。

  4. 4

    两侧之差反映数值误差,理论上应为零。

计算示例

例 1旋转场单位圆

F = (−y, x):环流 ∮(−y dx + x dy) = ∫₀^{2π} r² dθ = 2πr²;二重积分 ∬2 dA = 2πr²,两侧一致。

例 2剪切场

F = (0, x):旋度 = 1,二重积分 = πr²;环流 ∮x dy = πr²,一致。

注意事项

  • 要求 P、Q 在区域内有连续偏导;含奇点(如点涡)需挖洞处理。

  • 曲线方向必须为正向(逆时针),反向差一个负号。

  • 旋度为零的场沿任何闭路环流为零,这是保守场的判据之一。

  • 本工具的双重积分用极坐标网格,线积分用 720 段中点法。

常见问题

∮ P dx + Q dy = ∬ (∂Q/∂x − ∂P/∂y) dA。 曲线取正向(逆时针),区域在其左侧。 在格林公式计算器中输入参数即可按此公式自动求解,无需手工推导。

要求 P、Q 在区域内有连续偏导;含奇点(如点涡)需挖洞处理;曲线方向必须为正向(逆时针),反向差一个负号。 其余细节见页面注意事项一节。

旋转场单位圆:F = (−y, x):环流 ∮(−y dx + x dy) = ∫₀^{2π} r² dθ = 2πr²;二重积分 ∬2 dA = 2πr²,两侧一致。

首先,选择向量场预设:旋转场、径向场或剪切场。 然后,输入圆域半径 r。 全程在页面内完成,结果即时更新。

格林公式是牛顿-莱布尼茨公式在二维的推广:边界积分等于内部导数积分。

两者同属相关计算链条:线积分解决的是与之衔接的另一层问题。完成格林公式计算后,页面底部相关推荐区可直接跳转到线积分计算器继续演算,参数在同类工具间口径一致,交叉验证更方便。

剪切场:F = (0, x):旋度 = 1,二重积分 = πr²;环流 ∮x dy = πr²,一致。

输入圆域半径 r。超出合理范围的输入可能导致结果无实际意义,页面注意事项一节标明了边界条件与单位口径。

本页格林公式计算器与页面内的公式、示例、对照表同源,全部数字由同一套程序实时计算。可用一个已知算例代入验证:先在示例一节找到演算过程,再用相同参数在计算器中复算一遍,两次结果一致即说明口径无误。

计算过程按双精度浮点执行,结果默认保留 4 位有效小数,页面会按数值大小自动切换科学计数法。对照表中的数值与计算器输出完全同源,不存在手工四舍五入引入的偏差。

格林是斯托克斯在平面上的特例:把曲面换成平面区域,旋度换成 z 分量。

二重积分为零则由格林公式环流为零;反之环流为零的闭路场通常无旋。

挖去小圆后对剩余区域用格林公式,环流全部集中到小圆边界上。

能:取 F = (−y/2, x/2),环流 = 面积——这就是鞋带公式的连续版。

参考资料

  1. [1]NIST DLMF:数学函数与公式权威参考
  2. [2]Wolfram MathWorld:数学条目百科
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凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-09-12

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Calcton 数学编辑组:标准教科书(高中至大学低年级)与常用数学手册的公式口径。

引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 格林公式计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/greens-theorem, 2026-09-12.

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参考来源与更新说明

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最后更新:2026-09-12。

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