Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Математика. Часть 2.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.11.2025
Размер:
4.84 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

16(4

 

1)

 

16

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

5

 

7

 

Ответы: 20.2 1) 18,5; 2) 0; 3)

2

; 4)

.

 

1) abc(a +b +c); 2)

 

; 3)

;

 

 

 

 

 

 

20.3

 

ln 2

 

 

 

 

5

 

 

5

2

192

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

a2

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

6

 

 

16(4

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4) 3π; 5) 11; 6)

πab

 

 

 

+

 

; 7)

431π

/ 420

; 8)

 

; 9)

 

;

10)

 

 

 

 

 

; 11) 30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

35

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.4.

1)

 

 

1

 

 

 

;

 

2)

56. 20.5

 

1)

 

1

 

 

; 2)

a3h / b ; 3)

 

1 ;

4)

0; 5) a5 /15 ; 6)

 

1

; 7) 9; 8)

9

;

12

 

 

364

 

 

180

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

9)

 

1

ln14

 

 

1

 

 

ln10 +

 

1

 

ln 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

12

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Занятие 21. Замена переменных в тройном интеграле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аудиторные задания

 

 

 

 

 

 

21.1 Вычислить тройной интеграл, переходя к цилиндрическим координатам:

 

 

 

1)

∫∫∫(x2 + y2 + z)4 dxdydz

 

 

 

 

V :

z = x2 + y2, z = c (c > 0);

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

∫∫∫x2 y2 (12z)dxdydz

 

 

 

 

V :

x2 + y2 =1, z = x2 + y2, z = 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

∫∫∫(5x 3z)dxdydz

 

 

V :

 

x2 + y2 =1, 2x 3y + z = 0, z = 4;

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

∫∫∫(R2 x2 y2 )4 dxdydz

 

 

 

V :

x2 + y2 = 2Ry, x2 + y2 = 4Ry, z = 0, z = 4 ;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

∫∫∫(x2 + z2 )dxdydz

 

 

V :

 

2y = x2 + z2, y = 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫∫∫(x + y + z)2 dxdydz

 

 

 

 

 

2Rz = x2 + y2, z =

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

 

 

 

V :

 

3R2 x2 y2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2 = 2x, y = 0, z = 0, z = a ;

 

 

 

 

 

 

7)

∫∫∫z

 

 

 

 

 

x2 + y2

dxdydz V :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

∫∫∫x2 y2 dxdydz

 

 

 

 

 

V :

 

x2 + y2 1, z x2 + y2, z 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9)

∫∫∫(x2 + y2 + z2 )3 dxdydz

 

 

 

V :

x2 + y2 =1, y = 0, y =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.2 Вычислить тройной интеграл, переходя к сферическим координатам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

y2

 

z2 3

 

 

 

 

 

 

x2

y2

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

∫∫∫

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

dxdydz

 

V :

 

 

+

 

 

 

+

 

 

=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

b

2

 

c

2

 

a

2

 

b

2

c

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxdydz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

∫∫∫

 

 

(x2 + y2 + z2 )3

 

 

 

V :

x2 + y2 + z2 R2, z 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

225

3)

∫∫∫(x2 + y2 + z2 )n dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 + z2 R2 ;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

∫∫∫(x2 + y2 + z2 )3 dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 + z2 1;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

y2

z2 n

 

 

 

 

x2

y2

z2

 

 

 

 

5)

∫∫∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+

 

b

2

+

 

c

2

dxdydz

 

a

2

+

 

b

2

+

c

2

 

 

 

 

 

V

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

∫∫∫(3z2 x2 y2 )3 dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 + z2 = 4 ;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

∫∫∫(3z2 x2 y2 )dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 + z2 = 2Rz ;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

∫∫∫ dxdydz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V :

 

x2 + y2 + 4z2 =1.

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашние задания

 

 

 

 

21.3 Вычислить тройной интеграл, переходя к цилиндрическим координатам:

 

 

1)

∫∫∫z dxdydz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V :

 

z2 = x2 + y2, z = 0 ;

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

∫∫∫

 

 

 

xydxdydz

 

 

 

 

 

 

V :

 

z = x2 + y2, y 0, x y, z = 4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 + y2 )3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

∫∫∫(x2 + y2 + z2 )dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 = 4, x = 0, x = 3 .

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.4 Вычислить тройной интеграл, переходя к сферическим координатам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2 + z2 9 ;

 

 

 

 

1)

∫∫∫

 

 

 

x2 + y2 + z2

dxdydz

 

V :

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

∫∫∫(x2 + y2 + z2 )3 dxdydz

 

V :

 

x2 + y2 + z2 10, x 0, y 0, z 0 ;

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

∫∫∫xyz2 dxdydz

 

 

 

 

 

 

V :

 

x2 + y2 + z2 =1, x 0, y 0, z 0 ;

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

∫∫∫

 

 

 

 

 

 

dxdydz

 

 

 

 

 

 

V :

 

x2 + y2 + z2 R2, y = 0 (y 0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + y2 + z2 +1

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы: 21.1 1)

 

 

31

πc6 ; 2) π/160 ; 3)

133π

; 4)

78R4 ; 5) 16π/ 3; 6) πR5 (108

 

97)/ 30 ;

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7) 8a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

431π

 

 

 

4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

πR6

4π

R2n+3 ; 4)

 

 

/ 9 ;

 

 

8) π/ 32 ;

9)

 

 

 

. 21.2

1)

 

 

 

abc

;

2)

 

 

 

; 3)

 

928 / 315π;

 

 

420

 

9

 

 

 

3

2n + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

226

 

 

4πabc

 

 

 

128π

 

 

64πR5

4

 

 

5)

 

 

 

;

6)

 

 

; 7)

 

; 8) 2π/ 3 . 21.3 1) a / 4π; 2)

 

; 3)

60π. 21.4 1) 81π;

 

2n + 3

15

15

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5000

 

π

; 3)

1

 

 

 

 

 

2)

10

 

; 4) 2π(R arctg R +1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9105

Занятие 22. Приложения тройного интеграла

Аудиторные задания

22.1 Вычислить с помощью тройного интеграла объем тела, ограниченного поверхностями:

1) z = x2 + y2, z = 2x2 + 2y2, y = x2, y = x ;

2) z =

x2 + y2

, z + x2 + y2 = 2 ;

 

 

 

 

 

3) x2 + y2 = 2z, z =

8 x2 y2

;

 

4) x2 + y2 4, 4z 16 x2 y2, z 0;

5) x2 + y2 + z2 R2,

x2 + y2

z2

;

6) (x2 + y2 + z2 )3 = (x2 + y2 )2 ;

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

y2

z2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

 

 

+

 

+

 

 

= xyz ;

8)

z = y2 x2, z =

0, y = 0, y = 2 ; 9) y = x2 + z2, y = 2 .

 

 

 

 

 

3

 

4

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.2 Вычислить массу тела с плотностью γ, ограниченного поверхностями:

1)

x = 0, y = 0, z = 0, x + y + z 2 = 0, γ = x2 yz ;

2)

x2 + y2 + z2 r2,

z 0, γ = x2 + y2 ;

 

 

 

3)9x2 + 2y2 +18z2 =18, γ = (x2 + y2 )x22 + y2 9 + z2 ;

4)z = x2 +10y2, z = 20 x2 10y2 , γ в каждой точке равна квадрату расстояния от точки до оси OZ;

5) by = x2 + z2,

 

y = b, γ = x2 + z2 ;

6) x2 + y2 =1, z = 0, z = 2, γ = (x2 + y2 + z2 )2 ;

7) x2 + z2 = y,

 

y = 4, γ = x2 + y2 + z ;

8) x2 + y2 + z2 = 9, γ =

 

;

 

x2 + y2 + z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2

z2

 

 

 

 

 

x2

y2

z2 3

 

 

 

9)

 

+

 

+

 

 

 

=1,

γ =

 

 

+

 

+

 

.

 

16

 

9

 

 

4

 

 

 

 

 

16

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

22.3 Определить координаты центра масс тела, если:

 

 

 

 

 

 

 

2) z =

 

, 4 4z = x2 + y2, γ =1;

1) γ = C const,

z =

R2 x2 y2

;

 

 

 

4 x2 y2

3) 4y = x2 + z2, y = 4 ;

 

 

 

 

 

4) x + y + z = 4, x = 0, y = 0, z = 0, γ = x + y + z ;

5) x2 + y2 = 9, z = 0, z = 3, γ = x2 + y2 ;

 

6) x2 + y2 = 4z, z = 0, z = 4, γ = z + x2 + y2 ;

227

7)

x2

+

y2

+

z2

=1, z = 0, γ = const ;

8) z2 x2 y2 = 0, z = 2, γ = const .

4

 

 

 

9

1

 

 

22.4 Вычислить момент инерции:

1)прямого кругового цилиндра высотой 2h радиуса R относительно диаметра среднего сечения, γ = γ0 ;

2)однородного тела относительно координатных плоскостей, координатных осей и нача-

ла координат, если V : z2 + y2 = 4, x = 0, x = 2 ;

3) V : x2 + y2 = z2 (z 0), z = C (C > 0).

Домашние задания

22.5 С помощью тройного интеграла найти объем тела, ограниченного поверхностями:

1)

x2 + y2 + z2 = 4, x2 + y2 + z2 = 9, x2 + z2 = y2 (y 0);

 

 

2)

x2 + y2 =10x, x2 + y2 =13x, z =

x2 + y2

, z = 0, y 0;

3)

x2 + y2 = 2x, z = x2 + y2, z = 0 .

22.6 Найти массу тела, ограниченного заданными поверхностями (плоскостями) с плотностью γ:

1) x2 + y2 + z2 =16, γ = k x2 + y2 + z2 ;

2) z = 2 x2 y2, z2 = x2 + y2, z 0, γ =1.

22.7 Вычислить момент инерции:

1)круглого конуса относительно диаметра основания;

2)однородного тела, ограниченного указанными поверхностями, относительно координатных плоскостей, координатных осей и начала координат

V : 2x +3y = 6, x = 0, y = 0, z = 0, z = 4 ;

3) V : x + y + z = a (a > 0), x = 0, y = 0, z = 0 ; 4) V : ax = y2 + z2, x = a .

22.8 Вычислить координаты центра масс тела, ограниченного сферой радиуса a и конической поверхностью с углом при вершине 2α, если вершина конуса совпадает с центром сферы (ось конуса принята за ось Oz, вершина помещена в начале координат).

228