
- •Тема IV: Кратные интегралы.
- •Тема IV. : КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ
- •Тройной интеграл в прямоугольных координатах
- •1)Строится в системе координатOXYZ область интегрирования.
- •Аналогично, при расстановке пределов по области(D)
- •Задача 4. Записать тройной интеграл в виде повторного и расставить ределы интегрирования в
- •Расставляем пределы интегрирования в двойном интеграле по области(D),
- •§2. Замена переменных в тройном интеграле
- •§2. Замена переменных в тройном интеграле
- •4) Строится ортогональная проекция области(V ) на плоскость XOY
- •Отметим, что использование цилиндрических координат эффективно в тех случаях,ограниченакогда облпараболоидами,сть цилиндрами,
- •дача 5. Перейти в тройном интеграле к цилиндрическим координа асставить пределы интегрирования по
- •Перейдем к цилиндрическим координатам
- •Тройной интеграл в сферических координатах
- •Переход и вычисление тройного интеграла в сферических
- •§3. Приложения тройного интеграла
- •По рисунку легко записать пределы изменения переменных.
- •Итак, объем данного тела
- •Элемент объема в цилиндрических координатах
- •Определимся с пределами изменения переменных.
- •Объем тела в сферической системе координат
- •Примеры расстановки пределов интегрирования в тройном интеграле по различным областям
- •Тема V: ЭЛЕМЕНТЫ
- •Введение. СКАЛЯРНОЕ И ВЕКТОРНОЕ ПОЛЕ.
- •Глава I. Криволинейные интегралы.
- •где – дифференциал дуги. Функция
- •Свойства криволинейного интеграла совпадают со свойствами
- •§2. Вычисление криволинейных интегралов 1-го рода.
- •в) если кривая задана уравнением ( ) ( 1 2 ), то
- •Пример 1. Вычислить L xdl-y по отрезку прямой, соединяющему
- •Пример 2. Вычислить
Итак, объем данного тела
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
2 2 y |
|
|
|
|
|||
|
|
|
V = |
dx dy dz = |
dx |
dy |
|
dz = |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(V ) |
|
|
|
1 |
x2 |
|
|
|
1 y |
|
|
|
|
|
|
Вычисляем сначала внутренний интеграл по переменной |
||||||||||||||||||||
|
= 1 dx 1 dy z |12 y2 y = |
1 dx |
1 |
(2 2y) (1 y) dy = |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
x2 |
|
|
1 |
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 dx |
1 (1 y) dy = |
1 |
1 dx 1 y |
2 |1 |
2 = 1 |
1 1 x2 2 dx = |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
x2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Затем вычисляем внутренний интеграл по y |
, и в последнюю очеред |
|||||||||||||||||||
интеграл по внешней переменной x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
= 1 |
1 |
1 |
2x2 x4 dx = |
1 |
|
|
2 x3 |
x |
5 |
|
|
|
|
2 1 = |
8 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
x |
|
|
|11= 1 |
(куб.ед.) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
5 |
|
|
|
|
3 5 15 |
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

2. (V ) : {z = 3x2 3y2 , |
z = 6 3x2 3y2}. |
|
Тело занимает пространство между двумя |
|
встречными параболоидами и проецируется |
|
на плоскость XOY в виде круга радиусом |
R = 1
Поэтому вычисление объема удобнее вести в цилиндрических координатах.
Формулы перехода от декартовых координат к цилиндрическим
|
{x = cos , |
y = sin , z = z}. |
И уравнения поверхностей |
|
|
z = 3x2 3y2 z = 3 2, |
z = 6 (3x2 3y2 ) z = 6 3 2. |
Пределы изменения цилиндрических переменных
0 1, |
0 2 , |
3 2 z 6 3 2. |
Элемент объема в цилиндрических координатах
dv = d d dz.
Объем тела в цилиндрических координатах
|
|
|
V = |
|
dv = |
|
|
d d dz. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(V ) |
|
|
|
(V ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
6 3 2 |
2 |
1 |
|
|
|
6 3 2 |
|
|
|
||
V = |
|
d d dz = d d |
|
|
|
|
z |
= |
||||||||||||
|
|
dz= d d |
| |
|
2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|||||||
|
(V ) |
|
|
0 |
0 |
|
|
|
3 2 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
1 |
|
|
3 |
|
2 |
|
|
2 |
|
3 |
4 |
|
1 |
|
|
|
|
)d = |
|
|
|
|
|
|
|
= |
||||||||||
= d (6 3 |
3 |
d 6 6 |
d = |0 |
|
3 |
|
|
|
|0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
|
= 3 |
(куб.ед.) |
= 2 |
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|

3. |
(V ) :{x2 y2 z2 = 4, |
x2 = y2 z2 , |
x 0}. |
Тело, объем которого требуется вычислить, занимает область, которая ограничена конусом
|
x2 = y2 z2 , (x > 0) |
и сферой |
x2 y2 z2 = 4. |
Осью конуса служит ось OX. Вычисления удобно проводить в
сферических координата, отсчитывая сферический угол от положительного направления оси OX.
Тело проецируем на плоскостьYOZ Формулы перехода будут
x = cos ,
y = sin cos ,z = sin sin .
Определимся с пределами изменения переменных.
, судя по проекции тела, следует менять в пределах
|
|
0 2 . |
|
|
|
|
|||
Угол |
от направления оси |
OX : = 0, |
и до поверхности конуса: |
||||||
x2 |
= y2 z2 |
|
2 cos2 = 2 sin2 , |
|
tg = 1. |
||||
Итак, уравнение конуса в сферических координатах |
|
|
|||||||
|
|
|
= /4 |
|
|
|
|
|
|
Сферический радиус изменяется от |
= 0 |
до поверхности сферы |
|||||||
|
x2 y2 z2 = 4 |
|
|
2 = 4, |
= 2 |
||||
Элемент объема |
dV = 2 sin d d d . |
|
|
|

Объем тела в сферической системе координат
|
2 sin d d d = |
2 |
/4 |
2 |
V = dv = |
d |
sin d 2 d = |
||
|
|
|
|
|
(V ) |
(V ) |
0 |
0 |
0 |
2 |
/4 |
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
16 |
|
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
/4 |
|
|
|
|
|
|
||||
= d |
sin d |
|
|0 |
= |
|
d cos |0 |
= |
|
1 |
|
|
|
. |
|||||
|
3 |
|
3 |
3 |
|
2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Примеры расстановки пределов интегрирования в тройном интеграле по различным областям
x = 0, x = a,y = 0, y = b,
z = 0, z = c
a b c
f (x; y; z)dx dy dz dx dy f (x, y, z) dz
(V ) |
0 |
0 |
0 |

x |
|
y |
|
z |
= 1, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
a |
b |
c |
|
|
|
|
|||||
x |
= 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = 0, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z = 0 |
|
|
a b(1 x/a) |
c(1 x/a y/b) |
f (x, y, z) dz |
||||||
|
|
dx |
|
dy |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
0 |
|
z = 1 x2,
y = 0, y = 2,
z 0
12 1 x2
dx dy f (x, y, z) dz
1 0 |
0 |

z = 4 x2 |
y2, |
z = 4 2 |
, |
|
|
|
|
z = 3 |
|
z = 3 |
|
2 |
1 |
4 2 |
f ( , , z) dz |
d d |
|
||
|
|
|
|
0 |
0 |
3 |
|

z = x2 y2 ,x2 y2 = 2x,
z = 0
z = 0, z = ,
= 2cos
/2 |
2cos |
|
d |
d f ( , , z) dz |
/2 |
0 |
0 |

x2 y2 z2 = R2 |
= R |
2 |
|
R |
|
d sin d |
f ( , , ) 2 |
d |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|

x2 y2 |
z2 |
= 4, |
|
|
= 2. |
y 0, |
|
|
z 0 |
|
|
|
|
|
|
/2 |
2 |
|
d |
sin d |
f ( , , ) 2 |
d |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|

x2 y2 z2 4, |
|
2 3 |
|
||||||
|
|
|
|||||||
|
2 |
y |
2 |
z |
2 |
9, |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
y 0, |
|
|
|
||
x 0, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z 0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
/2 |
/2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
d |
sin d f ( , , ) 2 |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
2 |
|