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
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
二重积分定义
f(x,y)为有界闭区域D上有界函数。
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
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
例题1
第一步,先画出范围
首先根据题意画出图像
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;
y则是按照函数来进行划定范围,如图,y的范围为1→x。
第三步,带入公式并进行计算
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)
完整的计算过程如下:
例题2
根据上述步骤,解法如下
例题3
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
步骤如下
1.根据题目的区域画出图像
题中x:1→3,y:0→x-1,得出如图区域
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
极坐标
极坐标求二重积分
总体依然为三步
例题