二重积分


二重积分的概念和性质

引入

1.曲顶柱体的体积

设有一立体,底面是xOy平面上闭区域D

顶是曲面z= f (x,y),侧面是柱面。

问题:如何计算此曲顶柱体的V?→将D分成n个小闭区域

Δδ₁,Δδ₂,……,Δδₙ

求曲顶柱体的体积图示

在小区域Δδᵢ中任取一点(ζᵢ,ηᵢ),则第i个小柱体体积为(ζᵢ,ηᵢ)•Δδᵢ

记n个小区域的直径最大值为λ,则

image-20220521091713603

二重积分定义

f(x,y)为有界闭区域D上有界函数。

image-20220521092117827

其中D为积分区域,dσ为面积元素(有时记作dxdy )

二重积分的性质

性质1~2 性质3~4 性质5~6

二重积分的计算

直角坐标

直角坐标计算二重积分主要分为三步:

1)画出区域D的图形

2)写出x,y的范围

3)代入计算

计算公式

例题1

例题
第一步,先画出范围

首先根据题意画出图像

在直角坐标系下画出积分范围
第二步,写出x,y范围

如图按照x型,x是按照数字来进行划定范围,如图,x的范围为1→2;

写出x的范围

y则是按照函数来进行划定范围,如图,y的范围为1→x。

写出y的范围
第三步,带入公式并进行计算
带入公式

如图,红色是x的范围(为1→2);蓝色是y的范围(为1→x)。

在计算xydy的积分时,应该把x看为常数,并且把x和1分别带入y(得到x/2 * x^2-x/2 * 1^2)

部分计算过程 得数

完整的计算过程如下:

计算过程

例题2

例题2

根据上述步骤,解法如下

例题2解法

例题3

例题三

其他性质

1)若被积函数关于x为奇函数,且积分区域D关于y轴对称,则积分为0

2)若被积函数关于y为奇函数,且积分区域D关于x轴对称,则积分为0

交换积分次序

题目

步骤如下

1.根据题目的区域画出图像

题中x:1→3y:0→x-1,得出如图区域

区域
2.重新划定区域

若题给出的是x型,那么根据第一步图像重新转为y型;

若题给出的是y型,那么根据第一步图像重新转为x型。

题示为x型,那么我们转换为y型:

y:0→2;

x:y+1→3;

3.代入原公式
代入公式

极坐标

极坐标求二重积分

总体依然为三步

方法概略

例题

例题概况

文章作者: i囡漫笔
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