高等数学——二重积分
文章目录
- 版权声明
- 概念
- 性质
- 计算
- 利用直角坐标计算
- 利用极坐标计算
- 利用函数的奇偶性计算
- 利用变量的轮换对称性计算
版权声明
本文大部分内容皆来自武忠祥老师考研教材和视频课。
概念
- 定义:设函数 z = f ( x , y ) z=f(x,y) z=f(x,y)在有界区域 D D D上有定义,将区域 D D D任意分成 n n n个小区域 Δ σ 1 , Δ σ 2 , . . . , Δ σ n \Delta\sigma_1,\Delta\sigma_2,...,\Delta\sigma_n Δσ1,Δσ2,...,Δσn,其中 Δ σ i \Delta\sigma_i Δσi代表第 i i i个小区域,也表示它的面积,在每个 Δ σ i \Delta\sigma_i Δσi上任取一点 ( ξ i , η i ) (\xi_i,\eta_i) (ξi,ηi),做乘积 f ( ξ i , η i ) Δ σ i f(\xi_i,\eta_i)\Delta\sigma_i f(ξi,ηi)Δσi,并求和 ∑ i = 1 n f ( ξ i , η i ) Δ σ i \sum_{i=1}^nf(\xi_i,\eta_i)\Delta\sigma_i ∑i=1nf(ξi,ηi)Δσi,记 λ \lambda λ为 n n n个小区域 Δ σ 1 , Δ σ 2 , . . . , Δ σ n \Delta\sigma_1,\Delta\sigma_2,...,\Delta\sigma_n Δσ1,Δσ2,...,Δσn中最大直径,如果 ∑ i = 1 n f ( ξ i , η i ) Δ σ i \sum_{i=1}^nf(\xi_i,\eta_i)\Delta\sigma_i ∑i=1nf(ξi,ηi)Δσi存在,则称 f ( x , y ) f(x,y) f(x,y)在区域 D D D上的二重积分,记为 ∬ D f ( x , y ) d σ = lim λ → 0 ∑ i = 1 n f ( ξ i , η i ) Δ σ i \iint_Df(x,y)d\sigma=\lim\limits_{\lambda\to 0}\sum_{i=1}^nf(\xi_i,\eta_i)\Delta\sigma_i ∬Df(x,y)dσ=λ→0lim∑i=1nf(ξi,ηi)Δσi。
- 几何意义:二重积分 ∬ D f ( x , y ) d σ \iint_Df(x,y)d\sigma ∬Df(x,y)dσ是一个数,当 f ( x , y ) ≥ 0 f(x,y)≥0 f(x,y)≥0时,其值等于以区域 D D D为底,以曲面 z = f ( x , y ) z=f(x,y) z=f(x,y)为曲顶柱体的体积,当 f ( x , y ) ≤ 0 f(x,y)≤0 f(x,y)≤0时,二重积分的值为负数,其绝对值等于上述曲顶柱体的体积。
性质
- 不等式性质:
- 若在 D D D上 f ( x , y ) ≤ g ( x , y ) f(x,y)≤g(x,y) f(x,y)≤g(x,y),则 ∬ D f ( x , y ) d σ ≤ ∬ D g ( x , y ) d σ \iint_Df(x,y)d\sigma≤\iint_Dg(x,y)d\sigma ∬Df(x,y)dσ≤∬Dg(x,y)dσ;
- 若在 D D D上 m ≤ f ( x , y ) ≤ M m≤f(x,y)≤M m≤f(x,y)≤M,则 m σ ≤ ∬ D f ( x , y ) d σ ≤ M σ m\sigma≤\iint_Df(x,y)d\sigma≤M\sigma mσ≤∬Df(x,y)dσ≤Mσ(其中 σ \sigma σ为区域 D D D的面积);
- ∣ ∬ D f ( x , y ) d σ ∣ ≤ ∬ D ∣ f ( x , y ) ∣ d σ |\iint_Df(x,y)d\sigma|≤\iint_D|f(x,y)|d\sigma ∣∬Df(x,y)dσ∣≤∬D∣f(x,y)∣dσ。
- 中值定理:设函数 f ( x , y ) f(x,y) f(x,y)在闭区域 D D D上连续, σ \sigma σ为区域 D D D的面积,则在 D D D上至少存在一点 ( ξ , η ) (\xi,\eta) (ξ,η),使得 ∬ D f ( x , y ) d σ = f ( ξ , η ) σ \iint_Df(x,y)d\sigma=f(\xi,\eta)\sigma ∬Df(x,y)dσ=f(ξ,η)σ。
计算
利用直角坐标计算
- 先 y y y后 x x x,积分区域 D D D可以用 a ≤ x ≤ b a≤x≤b a≤x≤b, φ 1 ( x ) ≤ y ≤ φ 2 ( x ) \varphi_1(x)≤y≤\varphi_2(x) φ1(x)≤y≤φ2(x)表示: ∬ D f ( x , y ) d σ = ∫ a b d x ∫ φ 1 ( x ) φ 2 ( x ) f ( x , y ) d y \iint_Df(x,y)d\sigma=\int_a^bdx\int_{\varphi_1(x)}^{\varphi_2(x)}f(x,y)dy ∬Df(x,y)dσ=∫abdx∫φ1(x)φ2(x)f(x,y)dy
- 先 x x x后 y y y,积分区域 D D D可以用 a ≤ y ≤ b a≤y≤b a≤y≤b, φ 1 ( y ) ≤ x ≤ φ 2 ( y ) \varphi_1(y)≤x≤\varphi_2(y) φ1(y)≤x≤φ2(y)表示: ∬ D f ( x , y ) d σ = ∫ a b d y ∫ φ 1 ( y ) φ 2 ( y ) f ( x , y ) d x \iint_Df(x,y)d\sigma=\int_a^bdy\int_{\varphi_1(y)}^{\varphi_2(y)}f(x,y)dx ∬Df(x,y)dσ=∫abdy∫φ1(y)φ2(y)f(x,y)dx
利用极坐标计算
先 r r r后 θ \theta θ:积分区域 D D D可以用 α ≤ θ ≤ β \alpha≤\theta≤\beta α≤θ≤β, φ ( α ) ≤ r ≤ φ ( β ) \varphi(\alpha)≤r≤\varphi(\beta) φ(α)≤r≤φ(β)表示, ∬ D f ( x , y ) d σ = ∫ α β d θ ∫ φ ( α ) φ ( β ) f ( r c o s θ , r s i n θ ) r d r \iint_Df(x,y)d\sigma=\int_\alpha^\beta d\theta\int_{\varphi(\alpha)}^{\varphi(\beta)}f(rcos\theta,rsin\theta)rdr ∬Df(x,y)dσ=∫αβdθ∫φ(α)φ(β)f(rcosθ,rsinθ)rdr
适合使用极坐标计算的二重积分的特征:
- 适合使用极坐标计算的被积函数: f ( x 2 + y 2 ) f ( y x ) , f ( x y ) f(\sqrt{x^2+y^2})f(\frac{}y{x}),f(\frac{x}{y}) f(x2+y2 )f(yx),f(yx)。
- 适合用极坐标的积分域: x 2 + y 2 ≤ R 2 , r 2 ≤ x 2 + y 2 ≤ R 2 , x 2 + y 2 ≤ 2 a x , x 2 + y 2 ≤ 2 b y x^2+y^2≤R^2,r^2≤x^2+y^2≤R^2,x^2+y^2≤2ax,x^2+y^2≤2by x2+y2≤R2,r2≤x2+y2≤R2,x2+y2≤2ax,x2+y2≤2by。
利用函数的奇偶性计算
- 若积分区域 D D D关于 y y y轴对称, f ( x , y ) f(x,y) f(x,y)关于 x x x轴有奇偶性,则 ∬ D f ( x , y ) d σ = { 2 ∬ D x ≥ 0 f ( x , y ) d σ , f ( x , y ) 关于 x 为偶函数 0 , f ( x , y ) 关于 x 为奇函数 \iint_Df(x,y)d\sigma=\begin{cases}2\iint_{D_x≥0}f(x,y)d\sigma,f(x,y)关于x为偶函数\\0,f(x,y)关于x为奇函数\end{cases} ∬Df(x,y)dσ={2∬Dx≥0f(x,y)dσ,f(x,y)关于x为偶函数0,f(x,y)关于x为奇函数
- 若积分区域 D D D关于 x x x轴对称, f ( x , y ) f(x,y) f(x,y)关于 y y y轴有奇偶性,则 ∬ D f ( x , y ) d σ = { 2 ∬ D y ≥ 0 f ( x , y ) d σ , f ( x , y ) 关于 y 为偶函数 0 , f ( x , y ) 关于 y 为奇函数 \iint_Df(x,y)d\sigma=\begin{cases}2\iint_{D_y≥0}f(x,y)d\sigma,f(x,y)关于y为偶函数\\0,f(x,y)关于y为奇函数\end{cases} ∬Df(x,y)dσ={2∬Dy≥0f(x,y)dσ,f(x,y)关于y为偶函数0,f(x,y)关于y为奇函数
利用变量的轮换对称性计算
如果积分区域 D D D具有轮换对称性,也就是关于直线 y = x y=x y=x对称,即 D D D的表达式中将 x x x换作 y y y, y y y换作 x x x表达式不变,则 ∬ D f ( x , y ) d σ = ∬ D f ( y , x ) d σ \iint_Df(x,y)d\sigma=\iint_Df(y,x)d\sigma ∬Df(x,y)dσ=∬Df(y,x)dσ
高等数学——二重积分相关推荐
- 高等数学-二重积分思维导图
- 高等数学 - 二重积分的极坐标形式
1.定义 2.特殊情况 3.例子
- 高等数学——一元函数积分学
系列文章目录 高等数学--函数.极限和连续 高等数学--一元函数微分学 高等数学--一元函数积分学 高等数学--微分方程 高等数学--多元函数微分学 高等数学--二重积分 文章目录 系列文章目录 版权 ...
- 高等数学笔记-苏德矿-第九章-重积分(Ⅰ)-二重积分
高等数学笔记-苏德矿 第九章-重积分(Ⅰ)-二重积分 第一节 二重积分的概念和性质 一.二重积分的典例 01 平面薄板的质量 平面薄片一点的面密度的定义: 设有一个平面薄片位于 xOyxOyxOy 平 ...
- 高等数学复习之二重积分
备考概率论遇到了二维连续型随机变量概率问题,对于其中的原理怎么也不是很理解,看到书上讲到了二重积分,就从二重积分开始再复习下吧!也作为高等数学的备考内容来准备着. 1.为什么说定积分积分范围是直线的? ...
- 高等数学学习笔记——第七十六讲——直角坐标系下二重积分的计算
一.问题的引入--如何抛开二重积分的几何意义来计算二重积分? 二.X-型区域上的二重积分计算 1. X-型积分区域及非X-型积分区域的分解 2. 累次积分法 三.Y-型区域上的二重积分计算 1. Y- ...
- 高等数学强化6:二重积分
1.直角坐标求二重积分 2.极坐标求二重积分 可利用对称性加快解题速度 技巧:排除法,将参数取一个特殊值,进行带入计算. 利用函数奇偶性,可以判断函数的区域积分是否为0,减少计算量 利用平移巧做积分 ...
- 张宇1000题高等数学 第十四章 二重积分
目录 BBB组 8.设f(x,y)f(x,y)f(x,y)为连续函数,f(0,0)f(0,0)f(0,0)已知,则I=limt→0+1πt2∬Df(x,y)dσ=I=\lim\limits_{t\t ...
- 高等数学学习笔记——第七十五讲——二重积分和三重积分的概念和性质
一.问题的引入--不规则几何体的体积及密度不均匀的薄片的质量如何计算? 二.几个与重积分有关的实际问题 1. 曲顶柱体的体积(分割取近似.作和求极限) 2. 平面薄片的质量 3. 空间立体的质量 4. ...
最新文章
- Javascript 思维导图 绘制基础内容(值得一看)
- 删除“已禁用输入法”托盘图标
- 无法创建 SSIS 运行时对象。请验证 DTS.dll 是否可用及是否已注册。此向导无法继续而将终止。 (SQL
- Linux id指令
- SAP官方到底提供了免费的S4HANA试用版没有?
- Repeater,DataList,DataGrid 【转】
- linux下恢复误删文件
- Docker和容器如何改善eZ的软件开发
- 剑指offer——二叉搜索树的后序遍历序列
- 计算机编程之高级语言
- HashMap——ConcurrentHashMap
- 华为P10的内存门和闪存门的检测方法
- python删除指定日期前的备份文件
- HDU2519 新生晚会【组合计算】
- ArcGIS 掩膜提取
- ubuntu下安装及设置FTP服务器!!
- [国家集训队]矩阵乘法 整体二分
- “百度杯”CTF比赛2017年2月场WP--web
- 唯品会5580万美元注资东方风行
- 小米usb测试软件,你还在用USB传文件?小米10系列USB详细测试——《小米10十大槽点》番外 图文版...
热门文章
- 易编远航第三期第3套 穿越火线CF辅助开发实战
- 图像处理之傅里叶变换
- ISC 2018 蓝鲸魔塔线上赛-pwn
- 使用AZ3166(MXChip IoT DevKit)开发translator
- 全国数学建模C题仿真代码
- 论文阅读:左超大佬组的论文Multimodal super-resolution reconstruction of infrared and visible images via deep lear
- ASP.NET与SEO - 认清你手中的HTML标签
- Python windosw Error Code [http://blog.csdn.net/seven_zhao/article/details/16118259]
- 视频教程-MATLAB与VB接口-Matlab
- 微信小程序密文解密工具