习题课二重积分的计算.ppt

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1、习题课二重积分的计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 二重积分的计算方法是累次积分法，化二重二重积分的计算方法是累次积分法，化二重积分为累次积分的步骤是：积分为累次积分的步骤是：作出积分区域的草图作出积分区域的草图选择适当的坐标系选择适当的坐标系选定积分次序，定出积分限选定积分次序，定出积分限1。关于坐标系的选择。关于坐标系的选择 这要从积分区域的形状和被积函数的特点这要从积分区域的形状和被积函数的特点两个方面来考虑两个方面来考虑一、主要内容一、主

2、要内容被积函数呈被积函数呈 常用极坐标常用极坐标其它以直角坐标为宜其它以直角坐标为宜2。关于积分次序的选择。关于积分次序的选择选序原则选序原则能积分，能积分，少分片，少分片，计算简计算简3。关于积分限的确定。关于积分限的确定二重积分的面积元二重积分的面积元 为正为正确定积分限时一定要保证下限小于上限确定积分限时一定要保证下限小于上限积分区域为圆形、扇形、圆环形积分区域为圆形、扇形、圆环形看图定限看图定限 穿越法定限穿越法定限 和和不等式定限不等式定限先选序，后定限先选序，后定限直角坐标系直角坐标系。先。先 y 后后 x，过任一过任一x a,b,作平行于作平行于 y 轴的直线轴的直线穿过穿过D的

3、内部的内部从从D的下边界曲线的下边界曲线穿入穿入 内层积分的下限内层积分的下限从上边界曲线从上边界曲线穿出穿出内层积分的上限内层积分的上限。先。先 x 后后 y过任一过任一 y c,d 作平行于作平行于 x 轴的直线轴的直线定限定限左边界左边界 内层积分的下限内层积分的下限右边界右边界 内层积分的上限内层积分的上限则将则将D分成若干个简单区域分成若干个简单区域再按上述方法确定每一部分的上下限再按上述方法确定每一部分的上下限分片计算，结果相加分片计算，结果相加极坐标系极坐标系积分次序一般是积分次序一般是过极点过极点O作任一极角作任一极角 为为 的射线的射线从从D的边界曲线的边界曲线 穿入穿入从从

4、 穿出穿出。如。如D须分片须分片内下限内下限内上限内上限具体可分为三种情况具体可分为三种情况极点在极点在D的边界上的边界上 是边界在极点处的切线的极角是边界在极点处的切线的极角绝大多数情况下为绝大多数情况下为0极点在极点在D的内部的内部化累次积分后化累次积分后外限是常数外限是常数内限是外层积分变量的函数或常数内限是外层积分变量的函数或常数极坐标系下勿忘极坐标系下勿忘 r极点在极点在D的外部的外部5 关于二重积分的换元法关于二重积分的换元法f(x,y)在在D上连续上连续 变换变换T：x=x(u,v),y=y(u,v)将将 uov 平面上的闭区域平面上的闭区域D1 变成变成 xoy 平面的闭区域平

5、面的闭区域D（1）x=x(u,v),y=y(u,v)在在D1上具有连续的一阶偏导数上具有连续的一阶偏导数（2）在）在D1上上基本要求基本要求:变换后定限简便，求积容易变换后定限简便，求积容易注意注意例例1 1解解例例2 计算计算解解积分区域由不等式给出积分区域由不等式给出在不等式中取等号所得的曲线是两个半圆在不等式中取等号所得的曲线是两个半圆但它们围不成区域但它们围不成区域都有意义都有意义必须限制必须限制 因此因此D只能在只能在x=0 ，x=2 之间之间确定了积分区域后，再看被积函数结合积确定了积分区域后，再看被积函数结合积分区域的特点，化成极坐标计算较为简单分区域的特点，化成极坐标计算较为简

6、单显然显然 r 呢呢？极点在极点在D的边界上，所以的边界上，所以 那就错了那就错了不能以为极点不能以为极点O在区域的边界上在区域的边界上就误以为对就误以为对 r 积分的下限为积分的下限为0定定 r 的积分限，应先固定的积分限，应先固定以原点为起点作射线以原点为起点作射线这射线和两个半圆相交这射线和两个半圆相交穿入穿入从从从从穿出穿出积分限如何确定积分限如何确定尽管极点在尽管极点在D的边界上的边界上但极角为但极角为 的射线并不是从极点穿入的射线并不是从极点穿入而不是而不是域域D的极坐标表示为的极坐标表示为4。关于对称性。关于对称性 利用对称性来简化重积分的计算是十分有效的，利用对称性来简化重积分

7、的计算是十分有效的，它与利用奇偶性来简化定积分的计算是一样的，不它与利用奇偶性来简化定积分的计算是一样的，不过重积分的情况比较复杂，在运用对称性是过重积分的情况比较复杂，在运用对称性是要兼顾要兼顾被积分函数和积分区域两个方面，被积分函数和积分区域两个方面，不可误用不可误用对对若若D关于关于 x 轴对称轴对称若若D关于关于 y 轴对称轴对称若若D关于关于原点原点对称对称称为关于积分变量的轮换对称性称为关于积分变量的轮换对称性是多元积分所独有的性质是多元积分所独有的性质 奇函数关于对称域的积分等于奇函数关于对称域的积分等于0，偶函数关于，偶函数关于对称域的积分等于对称的部分区域上积分的两倍，对称域

8、的积分等于对称的部分区域上积分的两倍，完全类似于完全类似于 对称区间上奇偶函数的定积分的性质对称区间上奇偶函数的定积分的性质简述为简述为“你你对称，我对称，我奇偶奇偶”、简单地说就是简单地说就是若若 D 关于关于直线直线 y=x 对称对称解解D关于关于 x,y 轴及原点及轴及原点及 y=x 对称对称故故故故例例3 计算计算例例4 计算计算D2D1解解D例例6设设 f(x)在在 0,1 上连续上连续求求解解D试将二重积分试将二重积分 化成定积分化成定积分解解由积分域和被积函数的对称性由积分域和被积函数的对称性有有用极坐标用极坐标例例7 为将二次积分化为所需要的定积分，为将二次积分化为所需要的定积分，须变换积分次序须变换积分次序DD1依题意，要化为定积分首先应设法将二元函数依题意，要化为定积分首先应设法将二元函数 化为一元函数化为一元函数 自然想到用极坐标自然想到用极坐标其次，若先对其次，若先对 r 后对后对 不可进一步化为定积分不可进一步化为定积分所以想到换序所以想到换序例例8设设 f(x)连续，证明连续，证明注注证一证一 令令则则uv解解D的边界的边界 极点在极点在D的边界上的边界上圆周在圆周在(0,0)的切线斜率为的切线斜率为故故例例4 计算计算（和差化积）（和差化积）