Поверхностный интеграл
Пове́рхностный интегра́л, интеграл от функции, заданной на какой-либо поверхности. К поверхностному интегралу приводит, например, задача о вычислении массы, распределённой на поверхности с переменной поверхностной плотностью , . Для этого разбивают поверхность на части и выбирают в каждой из них по точке , . Если эти части достаточно малы, то их массы приближённо равны , где – площадь , , а масса всей поверхности приближённо равна . Это значение тем ближе к точному, чем меньше части . Поэтому точное значение массы поверхности есть
где предел (если он существует и не зависит ни от разбиений , ни от выбора точек , ) берётся при условии, что размеры всех частей (и их площади) стремятся к нулю при . К аналогичным пределам приводят и другие задачи физики. Эти пределы называют поверхностными интегралами 1-го рода от функции по поверхности и обозначают
Их вычисление сводится к вычислению двойных интегралов.
В некоторых задачах физики, например при определении потока жидкости через поверхность , встречаются пределы аналогичных сумм с той лишь разницей, что вместо площадей самих частей стоят площади их проекций на три координатные плоскости. При этом поверхность предполагается ориентированной (т. е. указано, какое из направлений нормалей считается положительным), и площадь поверхности берётся со знаком или в зависимости от того, является ли угол между положительным направлением нормали и осью, перпендикулярной плоскости проекции, тупым или острым. Пределы сумм такого вида называют поверхностными интегралами 2-го рода (или поверхностными интегралами по проекциям) и обозначают
В отличие от поверхностных 1-го рода знак поверхностного интеграла 2-го рода зависит от ориентации поверхности .
М. В. Остроградский установил важную формулу, связывающую поверхностный интеграл 2-го рода по замкнутой поверхности с тройным интегралом по ограниченному ею объёму . Формула Стокса выражает криволинейный интеграл по замкнутому контуру через поверхностный интеграл 2-го рода по ограниченной этим контуром поверхности.