二重积分的计算
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二重积分的计算方法本文在介绍二重积分的计算方法前,先来介绍与二重积分有关的性质,最后总结出二重积分的计算步骤.(一)二重积分的性质性质1 设,为常数,则⎰⎰[f (x, y) +g(x, y)]d=⎰⎰f (x, y)d+⎰⎰g(x, y)d.D D D性质2 如果闭区域D 被有限条曲线分为有限个部分闭区域,则在D 上的二重积分等于在各部分闭区域上的二重积分的和⎰⎰f (x, y)d=⎰⎰f (x, y)d+⎰⎰f (x, y)d.D D1 D2性质3 如果在D 上,f (x, y) =1 ,是D 的面积,则⎰⎰1d=⎰⎰d=.D D性质4 如果在D 上,f (x, y) ≤g(x, y) ,则特别地,有⎰⎰f (x, y)d≤⎰⎰g(x, y)d.D D⎰⎰f (x, y)d≤⎰⎰ f (x, y) d.D D性质5 设M ,m 分别是f (x, y) 在闭区域D 上的最大值和最小值,是D 的面积,则m≤⎰⎰f (x, y)d≤M.D性质6 (二重积分的中值定理)设函数f (x, y) 在平面闭区域D 上连续,是D 的面积,则存在(,) ∈D ,使得⎰⎰f (x, y)d=Df (,).(二)二重积分的计算方法1.利用对称性和奇偶性进行判断(1)利用积分区域的对称性和被积函数的奇偶性①若积分区域D 关于y 轴对称,且被积函数f (x, y) 关于x 具有奇偶性,则1⎧⎪2⎰⎰ f (x , y )dxdy , f (x , y )关x 于为偶函数 ⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎨ D 1 , D ⎪⎩0, f (x , y )关于x 为奇函数其中 D 1 为 D 在 y 轴右侧的部分.②若积分区域 D 关于 x 轴对称,且被积函数 f (x , y ) 关于 y 具有奇偶性,则⎧⎪2⎰⎰ f (x , y )dxdy , f (x , y )关y 于为偶函数⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎨ D 1, D ⎪⎩0, f (x , y )关于y 为奇函数其中 D 1 为 D 在 x 轴上方的部分.(2) 利用变量的对称性①若积分区域 D 关于 y = x 对称,则⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎰⎰ f ( y , x )dxdy .DD②若积分区域 D 关于 y = -x 对称,则⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎰⎰ f (- y ,-x )dxdy .DD2. 利用直角坐标计算二重积分(1) 适合先 y 后 x 的积分区域( X 型区域)若积分区域 D 由不等式1 (x ) ≤ y ≤ 2 (x ) , a ≤ x ≤ b 确定,则b 2 ( x )⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎰adx ⎰( x )f (x , y )dy .D1(2) 适合先 x 后 y 的积分区域( X 型区域)若积分区域 D 由不等式 1 ( y ) ≤ x ≤2( y ) , c ≤ y ≤ d 确定,则d2 ( y) ⎰⎰ f (x , y )dxdy = ⎰cdy ⎰ ( y ) f (x , y )dx .D1在化二重积分为二次积分时,为了计算简便,需要选择恰当的二次积分的次序,这时, 1既要考虑积分区域 D 的形状,又要考虑被积函数 f (x , y ) 的特性。
探秘二重积分的计算方法
二重积分是高等数学中的一个重要概念,用于求解平面上某个区域内的面积,也被称为二重积分面积公式。
下面,我们将探讨二重积分的简单计算方法。
首先,二重积分的计算需要先确定被积函数和积分区域。
假设被积函数为f(x,y),积分区域为D,其在直角坐标系下的边界可以用以下公式表示:
∬f(x,y)dxdy = ∫∫f(x,y)dA
接下来,我们需要根据积分区域D的形状来确定积分的范围。
当积分区域为直角坐标系下有界区域时,我们可以采用以下方法求解:
1. 积分区域为矩形时,通常采用先对x积分后对y积分的方法,即:
∫∫f(x,y)dA = ∫ab∫cd f(x,y)dxdy
其中,积分范围为a≤x≤b,c≤y≤d。
2. 积分区域为三角形时,可采用先对y积分后对x积分的方法,即:
∫∫f(x,y)dA=∫cd∫h1(x)h2(x) f(x,y)dydx
其中,积分范围为c≤y≤d,h1(x)≤y≤h2(x)。
3. 积分区域为梯形时,可采用换元法将积分区域转化为矩形的形式,即:
∫∫f(x,y)dA=∫ab∫g1(y)g2(y) f(x,y)dxdy
其中,积分范围为g1(y)≤x≤g2(y),a≤y≤b。
以上是二重积分计算的基本方法,希望能对您有所帮助。
二重积分定义法计算二重积分定义法计算是一种使用二重积分的基本定义来计算积分的方法。
下面是一个使用定义法计算二重积分的例子: 假设我们要计算以下二重积分:∫∫[a,b] x^2 dy我们可以使用二重积分的定义来计算这个积分。
根据定义,二重积分等于被积函数在积分区间内的立体面积乘以积分常数。
因此,我们可以将积分常数设为 c,并将积分区间重新写成 [a,b]。
这样,我们就可以将积分式子化简为:∫∫[a,b] x^2 dy = (b-a) x^3 / 3 |[a,b]现在我们可以使用二重积分的定义来计算这个积分。
根据定义,我们可以将积分区间 [a,b] 分成两个部分:[a,c] 和 [c,b]。
其中,c 是积分常数。
我们可以分别计算这两个部分的面积,然后将两个部分的面积相加起来。
对于第一部分 [a,c],我们可以将积分式子写成:∫[a,c] x^2 dy = x^3 |[a,c] - 3x^2 |[a,c]根据积分的基本公式,我们可以将第一部分的面积计算为:A1 = x^3 |[a,c] - 3x^2 |[a,c] = (c-a) x^3 - 3(c-a) x^2 对于第二部分 [c,b],我们可以将积分式子写成:∫[c,b] x^2 dy = x^3 |[c,b] - 3x^2 |[c,b]根据积分的基本公式,我们可以将第二部分的面积计算为:A2 = x^3 |[c,b] - 3x^2 |[c,b] = (b-c) x^3 - 3(b-c) x^2因此,整个二重积分的值等于:∫∫[a,b] x^2 dy = A1 + A2 = (c-a) x^3 - 3(c-a) x^2 + (b-c) x^3 - 3(b-c) x^2= (b-a) x^3 - 6(b-a) x^2 + 3(b-a) x^3 - 3(b-a) x^2= (b-a) x^3 - 9(b-a) x^2因此,我们使用二重积分定义法计算得出的结果为:∫∫[a,b] x^2 dy = (b-a) x^3 - 9(b-a) x^2这个结果与我们使用其他方法计算得出的结果应该是一致的。