万方数据
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利用对称性简化二重积分计算
作者:刘连福
作者单位:大连水产学院职业技术学院,辽宁,大连,116300
刊名:
长江大学学报(自然科学版)理工卷
英文刊名:JOURNAL OF YANGTZE UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)
年,卷(期):2010,7(1)
被引用次数:0次
参考文献(2条)
1.同济大学数学系高等数学(下) 2008
2.刘连福.许文林高等数学(上册、下册、学习指导) 2006
相似文献(10条)
1.期刊论文黄萱平.HUANG Xuan-ping二重积分的对称性及其应用-湖南冶金职业技术学院学报2006,6(4)
证明了二重积分的变量轮换对称性和奇偶对称性;在二重积分计算中,增强对称性的使用意识,利用对称性简化解题过程.
2.期刊论文李玲.Li Ling对称性在二重积分中的应用-黄山学院学报2006,8(3)
在探讨利用对称性计算二重积分的基础上,通过例题说明可以简化二重积分计算.
3.期刊论文徐年方.XU Nian-fang二重积分计算中对称性的应用-河北能源职业技术学院学报2008,8(2)
本文将定积分计算中的对称性定理进行推广,并归纳出利用平面区域对称性计算二重积分
4.期刊论文孙钦福二重积分的对称性定理及其应用-科技信息2008,""(29)
本文介绍了二重积分的对称性定理,并给出了应用.
5.期刊论文杨罗辉.张玲一类二重积分的简便算法-高等函授学报(自然科学版)2005,19(3)
对于积分区域具有对称性的二重积分,考虑被积函数关于对称区域的奇偶性,可使计算得到简化.
6.期刊论文张振强对称性在二重积分计算中的应用-南宁师范高等专科学校学报2002,19(4)
本文介绍如何利用对称性来计算二重积分,并提出了通过适当改造被积函数和积分区域以利用对称性来简化计算的方法.
7.期刊论文赵云梅.李薇.ZHAO Yun-mei.LI Wei对称性在积分中的妙用-红河学院学报2005,3(3)
数学的对称美是解决数学难性在计算不同的积分中的妙用,使一些较复杂的计算变得简化,利用对称性计算积分也是一种非常重要的计算技巧.
8.期刊论文冯长焕利用对称性技巧解多元函数重积分-赣南师范学院学报2004,25(3)
用图表的形式给出有对称性的多元函数的二、三重积分的命题,并用实例验证这些命题的正确性,同时指出在高等数学的学习中发现并运用这些技巧能大大地简化计算并减少出错.
9.期刊论文豆俊梅利用对称性求定积分与二重积分-科技资讯2007,""(25)
本文给出了利用对称原理解积分问题方法,它较之积分中的常现方法更独特、巧妙,能使一些计算较繁,难度较大的问题迅速,简捷地获得解答.
10.期刊论文黄志宁.Huang Zhining对称性在二重积分计算中的应用-福建商业高等专科学校学报2001,""(4)
我们知道,二重积分实为二重定积分,它是把简单定积分的概念直接推广到二元函数的情形.因而,二重积分具有与一元函数定积分相类似的性质,它的计算也就可归结为求二次定积分,即通过化二重积分为累次定积分来计算.
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下载时间:2010年8月10日
关于积分对称性定理 1、 定积分: 设)(x f 在[],a a -上连续,则 ()()()()-0 0,d 2d ,a a a f x x f x x f x x f x x ?? =???? ?为的奇函数,为的偶函数. 2、 二重积分: 若函数),(y x f 在平面闭区域D 上连续,则 (1)如果积分区域D 关于x 轴对称,),(y x f 为y 的奇(或偶)函数,即 ),(),(y x f y x f -=-(或),(),(y x f y x f =-),则二重积分 ()()()()1 0,,,d d 2,d d ,,D D f x y y f x y x y f x y x y f x y y ?? =???????为的奇函数,为的偶函数. 其中:1D 为D 满足0≥y 上半平面区域。 (2) 如果积分区域D 关于y 轴对称,),(y x f 为x 的奇(或偶)函数,即()(),,f x y f x y -=-(或()(),,f x y f x y -=),则二重积分
()()()()2 0,,,d d 2,d d , ,D D f x y x f x y x y f x y x y f x y x ?? =????? ??为的奇函数,为的偶函数. 其中:2D 为D 满足0x ≥的右半平面区域。 (3)如果积分区域D 关于原点对称,),(y x f 为y x ,的奇(或偶)函数,即 ),(),(y x f y x f -=--(或),(),(y x f y x f =--)则二重积分 ()()()()2 0,,,,d d 2,d d ,,,D D f x y x y f x y x y f x y x y f x y x y ?? =???????为的奇函数,为的偶函数. 其中:1D 为D 在0≥y 上半平面的部分区域。 (4)如果积分区域D 关于直线x y =对称,则二重积分 ()()y x x y f y x y x f D D d d ,d d ,????=.(二重积分的轮换对称 性) (5)如果积分区域D 关于直线y x =-对称,则有 1 0,(,)(,)(,)2(,),(,)(,)D D f y x f x y f x y dxdy f x y dxdy f y x f x y --=-?? =?--=??????当时当时 利用上述性质定理化简二重积分计算时,应注意的是(1)(2)(3)中应同时具有积分域D 对称及被积函数()y x f ,具有奇偶性两个特
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 前言 (1) 1.预备知识 (1) 2.二重积分对称性定理在不同条件下的证明及其应用 (2) 2.1 积分区域D关于坐标轴对称 (2) 2.2 积分区域D关于坐标区域内任意直线对称 (5) 2.3 积分区域D关于坐标原点对称 (9) 2.4 积分区域D关于坐标区域内任意一点对称 (11) 2.5 积分区域D同时关于坐标轴和坐标原点对称 (12) 结束语 (12) 参考文献 (13) 二重积分对称性定理的证明及应用
摘 要:本文归纳利用对称性来计算二重积分的方法,给出了二重积分对称性定理的证明并举出了相应例题. 关键词:对称性;积分区城;被积函数 The Application of Symmetry in Double Integral Calculating Abstract :It is introduced in the thesis some ways of how to calculate double integral with the application of symmetry. It is also put forward in it how to simplify the calculating methods with symmetry. Keywords :Symmetry; Integral region; Integrated function 前言 利用对称性计算二重积分,不但可以使计算简化,有时还可以避免错误.在一般情况下,必须是积分区域D 具有对称性,而且被积函数对于区域D 也具有对称性,才能利用对称性来计算.在特殊情况下,虽然积分区域D 没有对称性,或者关于对称区域D 被积函数没有对称性,但经过技巧性的处理,化为能用对称性来简化计算的积分.这些都是很值得我们探讨的问题. 1 预备知识 对于二重积分(,)D f x y dxdy ??的计算,我们总是将其化为二次定积分来完成的,而在 定积分的计算中,若遇到对称区间,则有下面非常简洁的结论: 当()f x 在区间上为连续的奇函数时,()0a a f x dx -=?. 当()f x 在区间上为连续的偶函数时,0 ()2()a a a f x dx f x dx -=??. 这个结论,常可简化计算奇、偶函数在对称于原点的区间上的定积分. 在计算二重积分时,若积分区域具有某种对称性,是否也有相应的结论呢?回答是肯定的.下面,我们将此结论类似地推广到二重积分. 2 二重积分对称性定理在不同条件下的证明及其应用 定理1[]1 若二重积分(,)D f x y dxdy ??满足
情形一:积分区域关于坐标轴对称 定理4设二元函数在平面区域连续,且关于轴对称,则 1)当(即就是关于得奇函数)时,有 、 2)当(即就是关于得偶函数)时,有 、 其中就是由轴分割所得到得一半区域. 例5 计算,其中为由与围成得区域。 解:如图所示,积分区域关于轴对称,且 即就是关于得奇函数,由定理1有、 类似地,有: 定理5设二元函数在平面区域连续,且关于轴对称,则 其中就是由轴分割所得到得一半区域。 例6 计算其中为由所围。 解:如图所示,关于轴对称,并且,即被积分函数就是关于轴得偶函数,由对称性定理结论有:、 定理6设二元函数在平面区域连续,且关于轴与轴都对称,则 (1)当或时,有 、 (2)当时,有 其中为由轴与轴分割所得到得1/4区域。 9例7 计算二重积分,其中: 、 解:如图所示,关于轴与轴均对称,且被积分函数关于与就是 偶函数,即有 ,由定理2,得
其中就是得第一象限部分,由对称性知,, 故、 情形二、积分区域关于原点对称 定理7 设平面区域,且关于原点对称,则当上连续函数满足 1)时,有 2)时,有、 例8 计算二重积分,为与所围区域、 解:如图所示,区域关于原点对称,对于被积函数,有 ,有定理7,得 、 情形三、积分区域关于直线对称 定理8 设二元函数在平面区域连续,且,关于直线对称, 则 1); 、 2)当时,有、 3)当时,有、 例9 求,为所围、 解:积分区域关于直线对称,由定理8,得 , 故 、 类似地,可得: 定理9设二元函数在平面区域连续,且,关于直线对称,则(1)当,则有; (2)当,则有、 例10 计算,其中为区域:, 、 解:如图所示,积分区域关于直线对称,且满足, 由以上性质,得:
对称性在积分计算中应 用 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
毕业设计(论文)题目:对称性在积分计算中应用 学院:数理学院 专业名称:信息与计算科学 学号: 02 学生姓名:鲍品 指导教师:张晓燕 2011年 5 月 20 日
对称性在积分计算中的应用 摘要 对称性的应用很广泛,尤其在数学,物理学,化学等方面都有体现[1]。本论文主要是探讨一下对称性在积分计算中的应用。 积分在微积分学中既是重点又是难点,特别是在解决积分计算问题上,方法比较灵活。常见的积分方法有换元法和分部积分法,这些方法在解决一般的问题上还是奏效的,但是对于复杂的微积分计算和证明问题就显得有些心有余而力不足。假如我们稍仔细地观察题目,很多时候我们会发现积分区域或被积函数具有某种对称性。如果我们将对称性巧妙地应用到解决这类问题中去,不仅简化了计算过程而且还节省计算时间。 利用对称性解题方法比较灵活也十分重要。接下来本论文将从定积分,重积分,曲线积分以及曲面积分四大方面入手,深入探讨对称性在积分计算中的应用。最后分析利用对称性解题的条件与优势,总结出应用相关性质解题时要注意哪些方面。 关键词 定积分,重积分,曲线积分,曲面积分,对称性,奇偶性
Abstract The application of symmetry is very widespread, particularly in mathematics, physics, chemistry and other aspects of embodied. This paper is to explore the symmetry in the integral calculation. Integral calculus is difficult in both the focus, especially in solving the problem of integral calculation, the method more flexible. The common integral method are the substitution of variables and the integration by parts. These methods are effective in the solution general question, but appear regarding the complex calculus computation and the proof question somewhat has more desire than energy. If we carefully observe the subject a little, usually we will find regional integration or product function has a symmetry. If we applied the symmetry skillfully to solve such problems, this not only simplifies the calculation process but also save computing time. More flexible use of problem-solving approach symmetry is also important, Then the paper will be integral, double integral, curve and surface integrals four points in a bid to further investigate the symmetry in the integral calculation. Finally, we solve problems by analyzing the symmetry of the conditions of use and advantages, summed up the nature of problem solving application related to the attention of what. Key words definite integral, heavy integral, curvilinear integral, surface integral, symmetry, parity
1 利用直角坐标系计算 1.1 积分区域为X 型或Y 型区域时二重积分的计算 对于一些简单区域上的二重积分,可以直接化成二次积分来解决.在直角坐标系下,被积分函数(,)f x y 在积分区域D 上连续时,若D 为x 型区域(如图1),即 {}12(,)()(),D x y x x x a x b ??=≤≤≤≤,其中12(),()x x ??在[,]a b 上连续,则有 21() () (,)(,)b x a x D f x y d dx f x y dy ??σ=?? ?? ; (1) 若D 为y 型区域(如图2),即{}12(,)()(),D x y y y y c y d ψψ=≤≤≤≤,其中12(),()y y ψψ在[,]c d 上连续,则有 21() () (,)(,)d y c y D f x y d dy f x y dx ψψσ=?? ?? .[1] (2) 例1 计算2 2D y dxdy x ?? ,其中D 是由2x =,y x =,及1xy =所围成. 分析 积分区域如图3所示,为x 型区域()1D=,12,x y x y x x ?? ≤≤≤≤????.确定了积分区域然后可以 利用公式(1)进行求解. 解 积分区域为x 型区域 ()1D=,12,x y x y x x ?? ≤≤≤≤???? 则 2 2 21221x x D y y dxdy dx dy x x =???? y y=x xy=1 D2 D1 x O 2 1 1 2 图3 图1
32 121 3x x y dx x ??= ???? 2 51 133x dx x ?? =- ???? 221412761264x x ??=+= ??? 1.2 积分区域非X 型或Y 型区域二重积分的计算 当被积函数的原函数比较容易求出,但积分区域并 不是简单的x 型或y 型区域,不能直接使用公式(1)或者(2)进行计 算,这是可以将复 杂的积分区域划分为若干x 型或y 型区域,然后利用公式 1 2 3 (,)(,)(,)(,)D D D D f x y d f x y d f x y d f x y d σσσσ=++???????? (3) 进行计算, 例2 计算二重积分D d σ??,其中D 为直线2,2y x x y ==及3x y +=所围成的区域. 分析:积分区域D 如图5所示,区域D 既不是x 型区域也不 是y 型区域,但是将可D 划分为 ()(){}12,01,22,13,23x D x y x y x D x y x y y x ??=≤≤≤≤?? ??=≤≤≤≤-均为x 型区 域,进而通过公式 (3)和(1)可进行计算. 解 D 划分为 ()1,01,22x D x y x y x ??=≤≤≤≤???? , (){}2,13,23D x y x y y x =≤≤≤≤- 则 1 2 D D D d d d σσσ=+??????12230 12 2 x x x x dx dy dx dy -=+?? ?? 1 20112322x x dx x dx ? ???=-+-- ? ???? ??? 1 2 22013333442x x x ??? ?=+-=??????? ? 1.3 被积函数较为复杂时二重积分的计算 3D o x y 1 D 2D 图 4 y x O x=2y y=2x x+y=3 图5
毕业设计(论文)题目:对称性在积分计算中应用 学院:数理学院 专业名称:信息与计算科学 学号:0741210102 学生姓名:鲍品 指导教师:张晓燕 2011年5 月20 日
对称性在积分计算中的应用 摘要 对称性的应用很广泛,尤其在数学,物理学,化学等方面都有体现[1]。本论文主要是探讨一下对称性在积分计算中的应用。 积分在微积分学中既是重点又是难点,特别是在解决积分计算问题上,方法比较灵活。常见的积分方法有换元法和分部积分法,这些方法在解决一般的问题上还是奏效的,但是对于复杂的微积分计算和证明问题就显得有些心有余而力不足。假如我们稍仔细地观察题目,很多时候我们会发现积分区域或被积函数具有某种对称性。如果我们将对称性巧妙地应用到解决这类问题中去,不仅简化了计算过程而且还节省计算时间。 利用对称性解题方法比较灵活也十分重要。接下来本论文将从定积分,重积分,曲线积分以及曲面积分四大方面入手,深入探讨对称性在积分计算中的应用。最后分析利用对称性解题的条件与优势,总结出应用相关性质解题时要注意哪些方面。 关键词 定积分,重积分,曲线积分,曲面积分,对称性,奇偶性
Abstract The application of symmetry is very widespread, particularly in mathematics, physics, chemistry and other aspects of embodied. This paper is to explore the symmetry in the integral calculation. Integral calculus is difficult in both the focus, especially in solving the problem of integral calculation, the method more flexible. The common integral method are the substitution of variables and the integration by parts. These methods are effective in the solution general question, but appear regarding the complex calculus computation and the proof question somewhat has more desire than energy. If we carefully observe the subject a little, usually we will find regional integration or product function has a symmetry. If we applied the symmetry skillfully to solve such problems, this not only simplifies the calculation process but also save computing time. More flexible use of problem-solving approach symmetry is also important, Then the paper will be integral, double integral, curve and surface integrals four points in a bid to further investigate the symmetry in the integral calculation. Finally, we solve problems by analyzing the symmetry of the conditions of use and advantages, summed up the nature of problem solving application related to the attention of what. Key words definite integral, heavy integral, curvilinear integral, surface integral, symmetry, parity
积分中的对称性 作者:刘建康 【摘要】介绍几种常见对称性在重积分、曲线积分及曲面积分的计算过程中的几个结论。【关键词】积分;轮换对称性;奇对称;偶对称 在积分的计算过程中,当积分区域具有某种对称性时,如果被积函数具有某种特性,这时可以利用对称性简化积分的计算。这里所讨论的对称性主要包括两个方面:积分区域关于坐标轴(或坐标面)的对称性和积分区域的轮换对称性。设Dn为一积分区域,所谓积分区域的轮换对称性是指当任一点P(x1,x2,…,xn)∈Dn时,有Pi(xi, xi+1, … , xn,x1,x2,…,xi-1)∈Dn, i=1,2,…,n。 在一元函数积分学中,我们有下面所熟悉结论: 若f(x)在闭区间[-a,a]上连续,则有 ∫a-af(x)dx= 0, f(-x)=-f(x) 2〖JF(Z〗a0f(x)dx〖JF)〗,f(-x)=f(x) 利用这一性质,可以简化较复杂的定积分的计算。对重积分、曲线积分及曲面积分也有类似的结论。下面我们根据积分范围的不同来介绍对称性在各类积分计算中的几点应用。 1 对称性在重积分计算中的应用 对称性在计算二重积分Df(x,y)dσ方面的应用。 结论1 若f(x,y)在区域D内可积,且区域D关于y轴(或x轴)对称,则有 ①Df(x,y)dσ=0, f(x)为关于x(或y)的奇函数 ②Df(x,y)dσ=2D1f(x,y)dσ,f(x,y)为关于x(或y)的偶函数。 其中D1为区域D被y轴(或x轴)所分割的两个对称区域之一。 结论2 若f(x,y)在区域D内可积,且区域D关于原点成中心对称,则有: ①Df(x,y)dσ=0,f(-x,-y)=-f(x,y),即f(x,y)关于原点成奇对称; ②Df(x,y)dσ=2D1f(x,y)dσ=2D2f(x,y)dσ,f(-x,-y)=f(x,y),即f(x,y)关于原点成偶对称,其中D1、D2关于原点对称,且D1+D2=0。