蔣銀山
【摘要】二重積分的計算方法有⑴利用直角坐標計算二重積分,⑵利用極坐標計算二重積分,⑶利用積分區(qū)域的對稱性與被積函數(shù)的奇偶性計算二重積分,⑷利用分塊積分法計算二重積分,⑸利用坐標軸的平移計算二重積分。
【關(guān)鍵詞】二重積分;直角坐標;極坐標;平移及奇偶性
二重積分的計算方法有⑴利用直角坐標計算二重積分,⑵利用極坐標計算二重積分,⑶利用積分區(qū)域的對稱性與被積函數(shù)的奇偶性計算二重積分,⑷利用分塊積分法計算二重積分,⑸利用坐標軸的平移計算二重積分。
計算二重積分有一定的步驟,我們大致分成4步。第一步:畫出積分區(qū)域 的草圖,判斷積分域是否有對稱性,被積函數(shù)是否有奇偶性;第二步:選擇坐標系;第三步:選擇積分次序;第四步:確定積分限并計算累次積分。
例題1.計算二重積分 其中積分區(qū)域 是由 與曲線 所圍成。
方法一:利用直角坐標計算二重積分
解:積分區(qū)域
=
方法二:利用坐標軸的平移及奇偶性計算二重積分
解:設(shè) 作坐標軸的平移,在 平面上積分區(qū)域為
① 關(guān)于 對稱,被積函數(shù)關(guān)于 是奇函數(shù),
②
③
例題2.計算 其中積分區(qū)域 是由 所確定。
方法一:利用極坐標法計算二重積分
方法二:利用坐標軸的平移及極坐標計算二重積分
令 此時 ,則
方法三:利用坐標軸的平移及奇偶性計算二重積分
由于
利用奇偶性可得?而 ,則
方法四:利用積分區(qū)域的對稱性計算二重積分
解:積分區(qū)域 關(guān)于 對稱且為圓域故形心的坐標在圓心
其中 為積分區(qū)域 的形心的橫坐標。
例題3:求計算二重積分 其中積分區(qū)域 是由 及曲線 所圍成。
分析:若把 看成正方形的區(qū)域挖去半圓 ,則計算 上的積分自然選用極坐標變換,若只考慮區(qū)域 ,則自然考慮先 后 的積分次序化為累次積分,若注意 關(guān)于直線 對稱,選擇平移坐標變換則最為方便。
方法一:選擇先 后 的積分次序,則
方法二:方塊積分法及極坐標法
在極坐標下
方法二:利用坐標軸的平移計算二重積分
作平移變換則
參考文獻:
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