重積分的計算與理解

2021-10-06 06:58:27 字數 2041 閱讀 6153

主要分為二重積分和三重積分。

二重積分的基本思想是變成兩次積分。物理意義已知面密度f,算質量

即首先把y方向的每一根線段計算出質量(相當於把y的線捏起來了),然後算x

主要方法如下:

計算∬ df

(x,y

)\iint \limits_df(x,y)

d∬​f(x

,y),其中d的形狀已知。

畫出d,然後做垂直x(或y)軸的線,看是否只有兩個交點,如果是就叫x型區域

積分的時候,x的上下限是d能取到的最遠的兩頭,y的上下限是任意位置x,y的上下限

具體看我的圖d,橢圓與座標軸圍的圖形,x1,x2表示最遠能取到的位置,y1,y2表示任意x取到的y的最遠位置

然後就是計算∫x1

x2dx

∫y1(

x)y2

(x)f

(x,y

)dy\int_^dx\int_^f(x,y)dy

∫x1​x2

​​dx

∫y1​

(x)y

2​(x

)​f(

x,y)

dy先算dy再算dx,算dy的時候x看作常數。

難點在於:如果不能用乙個y(x)表示,那就得把x分段了

先算y也是一樣的。

再次簡單總結:

x在d的最遠位置是x的積分上下限,y上下限是對任意x,y能取到的最遠的位置

然後先對y再對x積分。如果不能用乙個式子表示,就分段。

這是先x再y,當然先y再x也行

分為先二後一和先一后二。

先二後一思想就是對任意z,有乙個平面d,與z有關。所以算的時候先算d的二重積分,最後算z的

先一後二思想是對底面任意(x,y)有乙個z,把z先積起來然後算對d的積分

當然,第一次積分後對z或者對d的積分結果都是另乙個的函式。即對z積分以後是f(d)dd,對d積分後是f(z)dz

具體見圖

所以,方法是:首先確定用哪個,一般選第二種,然後z的上下限是最大的能取到的位置

再然後算任意z處d的積分,像這裡就要分成三部分算。

每一部分都用之前的方法:即確定x最大的上下限,然後任意x處y用x表示出來,找到上下限。

之後依次積就行。

最後給個例題,原題見華師大數分下p264第二題的(2)

試改變下列累次積分的順序:

∫ 01

dx∫0

1dy∫

0x2+

y2f(

x,y)

dz\int_0^1dx\int_0^1dy\int_0^f(x,y)dz

∫01​dx

∫01​

dy∫0

x2+y

2​f(

x,y)

dz首先畫出積分區域v。方法是首先畫在x-y,x-z,y-z的投影然後再畫在x=1,y=1上投影,腦補一下。

講道理,一開始真的不好畫,但是投影一下可能會好一點。

之後如果算的是以x-y為底面的話:

z的積分範圍是0到2,但是發現z在取1前後切面的面積表示不一致,那麼就分開來:

那麼就分為兩部分

z是0到1時,x是0到1,任取x,y是0到1−x

2\sqrt

1−x2

​z是1到2時,x是z−1

\sqrt

z−1​

到1,y是z−x

2\sqrt

z−x2​到1

然後按從外到內z,x,y的順序積就好了

其他的類似。

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