设为空间中的曲面,为定义在上的函数.对曲面作分割,它把分成个可求面积的小曲面片,的面积记为,分割的细度为,在上任取一点, 若存在极限
且它的值与分割及点的取法无关,则称此极限为在上的第一型曲线积分[1],记为
或者简写成。
设空间曲面S的方程为,,其中为曲面S在平面上的投影域,函数在曲面S上连续,如果在上有连续的一阶偏导数,则有
其中是在上的投影域,和表示在内某点处的两个偏导数。由第一型曲面积分的定义,于是将第一型曲面积分化为二重积分的计算[1]
表示以为面密度的空间曲面S的“质量”,即将空间曲面S想象成一块光滑的(可微的)不折叠的(单值的)质量分布服从的薄板,故在S上的第一型曲面积分就是薄板的代数质量[2]。
第一型曲面积分具有下述一些重要性质[1]:
1).若存在,为常数,则也存在,且
2).若曲面由互不相交的曲面块组成,且都存在,则也存在,且
3).若与都存在,且在上, 则
4).若存在,则也存在,且
下面给出二个常用的应用。
1)空间曲面S的重心坐标为[2]
2)曲面S绕z轴(x, y轴)的转动惯量是[2]
其中为曲面的密度函数。