2.матан.интегралы / КратныеИнтегралы / ТройнойИнтеграл / ЗаменаПерем

Замена переменных в тройных интегралах

При вычислении тройного интеграла, как и двойного, часто удобно сделать замену переменных, чтобы упростить вид области интегрирования или подынтегральное выражение.

Пусть исходный тройной интеграл задан в д.с.к. xyz в области U

Надо вычислить интеграл в новых координатах u, v, w, заданных соотношениями

Предполагается, что выполнены следующие условия.

1.Функции φ, ψ, χ непрерывны вместе со своими частными производными.

2.Существует взаимно-однозначное соответствие между точками области интегрирования U в пространстве xyz и точками области U' в пространстве uvw.

3.Якобиан преобразования I (u,v,w) не равен нулю и сохраняет постоянный знак всюду на U.

Тогда формула замены переменных в тройном интеграле записывается в виде

Здесь означает абсолютное значение якобиана. Для вычисления тройных интегралов

часто используются цилиндрические и сферические координаты (рассмотрим их отдельно).

Рассмотрим пример вычисления интеграла с использованием другого преобразования координат.

Пример. Найти объем области U, заданной условиями Решение. Очевидно, что данная область является наклонным параллелепипедом. Удобно сделать такую замену переменных, при которой наклонный параллелепипед преобразуется в прямоугольный. В этом случае тройной интеграл сразу распадается на произведение трех однократных. Сделаем замену Область интегрирования U' в новых пере-

менных u, v, w ограничена неравенствами Объем тела равен

Вычислим якобиан данного преобразования. Чтобы не выражать старые переменные x, y, z через новые u, v, w, найдем якобиан обратного преобразования

Следовательно, объем тела равен