一般来说,用二重积分的定义来计算二重积分是很困难的,下面我们在直角坐标系中把二重积分化为累次积分来计算.
当f(x,y)≥0时,由二重积分的几何意义有V=(x,y)dσ.
如图7-9,设积分区域D
下面用定积分中求平行截面的面积为已知的立体体积的方法,来计算V的值.在[a,b]上任一点x处用垂直于x轴的平面去截曲顶柱体,得到一个以区间[φ1(x),φ2(x)]为底,曲线z=f(x,y)(x固定,z是y的函数)为曲边的曲边梯形(如图7-10),面积为
图7-9
图7-10
从而得到曲顶柱体的体积为
即
由此可见,二重积分的计算可以化为两次定积分的计算,这种方法称为累次积分法.
以上讨论中假定f(x,y)≥0,在一般情况下,结论同样成立.
类似地,如果积分区域D可用不等式组表示(如图7-11),其中φ1(y)和φ2(y)在[c,d]上连续,则(x,y)dx.
如果积分区域D不属于上述两种类型,这时,可以用平行于坐标轴的直线把D分成几个部分区域,D上的积分就化成每部分区域上的积分之和(如图7-12).
图7-11
图7-12
例1 试将(x,y)dσ化为两种不同次序的累次积分,其中D是由y=x,y=2-x和x轴所围成的区域.
解 首先画出积分区域D,并求出边界曲线的交点(1,1),(0,0)及(2,0),如果先积y后积x(如图7-13),将积分区域D投影到x轴上,则积分区域D分成两部分D1和D2,即(www.daowen.com)
如果先积x后积y(如图7-14),则将积分区域D投影到y轴上,即
由此可见,恰当地选择积分次序,有时能使计算比较简便.
例2 计算xydσ,其中区域D是直线y=1,x=2,及y=x所围成的三角形区域.
解 首先画出积分区域D(如图7-15).
图7-13
图7-14
图7-15
图7-16
例3 计算二重积分(x+y)dσ,其中D是由抛物线y2=x与直线y=x-2围成的区域.
解 首先画出积分区域D(如图7-16),并求出边界曲线的交点(1,-1),(4,2),积分区域投影到y轴,有
习题7-6
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