Для связи в whatsapp +905441085890

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах называется правильной относительно оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, если прямая, параллельная этой оси, проходящая через внутреннюю точку области Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, пересекает границу области в двух точках. Аналогично определяется правильная область относительно оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах.

Область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, правильную относительно как Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, так и Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, называют просто правильной областью.

Если область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах — правильная относительно Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах (рисунок 10.2), двойной интеграл вычисляется по формуле:

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Правую часть формулы (10.5) называют повторным (двукратным)
интегралом.

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Вычисление повторного интеграла начинаем с вычисления внутреннего интеграла Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах в котором переменную Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах надо принять при интегрировании за постоянную величину. После подстановки пределов интегрирования в первообразную получаем некоторую функцию от Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, которую затем интегрируем на отрезке Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах.

Если область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах является правильной относительно оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах (рисунок 10.3), двойной интеграл вычисляется по формуле:

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Если область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах — просто правильная, можно применять как формулу (10.5), так и формулу (10.6). При этом переход от одной формулы к другой называют изменением порядка интегрирования.

Сам процесс перехода от двойного интеграла к повторному и расстановка пределов интегрирования для внешнего и внутреннего интегралов называют приведением двойного интеграла к повторному.

Правило расстановки пределов:

  1. В пределах внутреннего интеграла (интеграла по первой переменной) в общем случае стоят функции второй переменной.
  2. В пределах внешнего интеграла (по второй переменной) стоят постоянные числа.

В результате вычисления двойного интеграла получается некоторое постоянное число.

Если область не является правильной ни относительно оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, ни относительно оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, её разбивают на конечное число областей Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах, правильных относительно одной из осей и при вычислении применяют свойство 2.

Пример выполнения задания

Изобразить на плоскости область интегрирования Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах. Вычислить двойной интеграл Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах. Граница области Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах задана уравнениями:

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Решение:

а) Построив кривые, получим область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах (рисунок 10.4). Область правильная. Применим формулу (10.5). При этом уравнение верхней границы области Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах преобразуем к виду Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах:

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах
Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Изменим порядок интегрирования и применим формулу (10.6):

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

b) Область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах построена на рисунке 10.5. Область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах правильная. Выбираем для интегрирования формулу (10.6):

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах
Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Изменим порядок интегрирования. При этом нижняя граница области Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах задана двумя аналитическими выражениями Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах. В этом случае область Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах нужно разбить на две области Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах с помощью прямой, проходящей по оси Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах. На основании свойства 2 двойного интеграла получаем:

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Эта лекция взята с этой страницы, там вы найдёте все темы лекций по высшей математике для студентов 1 курса:

Высшая математика для 1 курса

Возможно вам будут полезны эти страницы:

Двойной интеграл. Объём цилиндрического тела
Основные свойства и приложения двойного интеграла
Матрицы, частные виды матриц: определение и примеры
Операции с матрицами: определения и пример с решением