关于用极坐标求二重积分问题,求解答

关于用极坐标求二重积分问题,求解答,第1张

1二重积分的区域是圆域x^2+y^2《2Rx。而你写的是圆周的(参数)方程,是积分区域的边界;

2原式的被积函数是二元函数,有2个变量x,y,你变换成了一元函数,肯定错了;

3教上是以(0,0)点为极坐标原点,若以其他点为原点怎么求:只要再来个坐标平移就行了!(但是没必要),坐标平移后的面积元素是不变的

4我认为你是参数方程和极坐标混淆了。

I=[∫e^(-x^2)dx][∫e^(-y^2)dy]

=∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy

转化成极坐标

=[∫(0-2π)da][∫(0-+无穷)e^(-p^2)pdp]

=2π[(-1/2)e^(-p^2)|(0-+无穷)]

=2π1/2

∫e^(-x^2)dx=I^(1/2)=√π

扩展资料:

性质

通常意义

积分都满足一些基本的性质。以下的

 在黎曼积分意义上表示一个区间,在勒贝格积分意义下表示一个可测集合。

线性

积分是线性的。如果一个函数f可积,那么它乘以一个常数后仍然可积。如果函数f和g可积,那么它们的和与差也可积。

所有在  上可积的函数构成了一个线性空间。黎曼积分的意义上,所有区间[a,b]上黎曼可积的函数f和g都满足:

所有在可测集合  上勒贝格可积的函数f和g都满足:

在积分区域上,积分有可加性。黎曼积分意义上,如果一个函数f在某区间上黎曼可积,那么对于区间内的三个实数a, b, c,有

如果函数f在两个不相交的可测集  和  上勒贝格可积,那么

如果函数f勒贝格可积,那么对任意  ,都存在  ,使得  中任意的元素A,只要  

,就有

参考资料:

——积分

先画图,圆心在x轴上,过原点,圆在y轴右侧,且与y轴相切,所以θ的范围是:-π/2≤θ≤π/2

圆的极坐标方程是ρ=2acosθ,从极点出发作射线,与圆的交点一个是原点,另一个交点的ρ坐标是2acosθ,所以ρ的范围是:0≤ρ≤2acosθ

先确定积分区域,为y=√3x,y=x和x=1围成,对应在极坐标中,由θ=π/4,θ=π/3,r=1/cosθ围成。

换极坐标,I=∬1/r·rdrdθ=∬drdθ=∫(π/4→π/3)dθ∫(0→1/cosθ)dr=∫(π/4→π/3)secθdθ=ln(secθ+tanθ)|(π/4→π/3)=ln[(2+√3)/(1+√2)]

极坐标下二重积分的计算方法如下:

极坐标下的二重积分是 x^2+y^2,特别是含有它们的分数方次的情况。例如以下两种情形通常的二重积分使用极坐标计算:

积分区域D与圆有关(可以是部分圆域,例如圆周与直线所围成的区域)。被积函数f(x,y)中含有形如x²+y²,xy,y/x,x/y的式子。

若1、2同时满足,则必定要采用极坐标计算,但如果仅满足其中一个,特别是1不满足时,有时用直角坐标计算反而更方便。

二重积分几何意义:

在空间直角坐标系中,二重积分是各部分区域上柱体体积的代数和,在xoy平面上方的取正,在xoy平面下方的取负。某些特殊的被积函数f(x,y)的所表示的曲面和D底面所为围的曲顶柱体的体积公式已知,可以用二重积分的几何意义的来计算。

例如二重积分,其中,表示的是以上半球面为顶,半径为a的圆为底面的一个曲顶柱体,这个二重积分即为半球体的体积。 

数值意义:

二重积分和定积分一样不是函数,而是一个数值。因此若一个连续函数f(x,y)内含有二重积分,对它进行二次积分,这个二重积分的具体数值便可以求解出来。

如函数,其积分区域D是由所围成的区域。其中二重积分是一个常数,不妨设它为A。对等式两端对D这个积分区域作二重定积分。 

故这个函数的具体表达式为:f(x,y)=xy+1/8,等式的右边就是二重积分数值为A,而等式最左边根据性质5,可化为常数A乘上积分区域的面积1/3,将含有二重积分的等式可化为未知数A来求解。 

很明显,积分区域为y=x^2与y=1所围成的区域

另x=rcosθ,y=rsinθ,其中0≤θ≤π

0≤θ≤π/4,或3π/4≤θ≤π过原点,倾角为θ的直线方程为y=xtanθ,与y=x^2联立,得到交点的坐标为[tanθ,(tanθ)^2],则边界曲线上的点到原点的距离为|tanθ|·√[1+(tanθ)^2]=|tanθ·secθ|=sinθ/(cosθ)^2

所以此时转换为极坐标的积分为

π/4<θ<3π/4时,边界曲线上的点,纵坐标恒为1,则到原点的距离为1/sinθ

所以此时转换为极坐标的积分为

注意,极坐标与直角坐标的关系有:x=rcosθ,y=rsinθ,rr=xx+yy★

 

图中第一个圆的直角坐标方程是:xx+yy=2x,把 rr=xx+yy 以及 x=rcosθ 代入其中,就得到

图中第一个圆的极坐标方程是:r=2cosθ。也就是说,

r的变化范围是从原点0开始,最后变到圆的边界 r=2cosθ。

 

图中第二个圆的直角坐标方程是:xx+yy=1,把 rr=xx+yy 代入其中,就得到

图中第二个圆的极坐标方程是:r=1。也就是说,

r的变化范围是从原点0开始,最后变到圆的边界 r=1。

 

对于r怎么定限?什么时候带着θ,什么时候不带?

这个问题可以通过上述两个具体问题的解答来学习,学会,

把“直角坐标方程化为极坐标方程”,方法就是利用极坐标与直角坐标的关系★。

化成极坐标方程r=r(θ)▲之后,那么,是否带θ就取决于▲中是否含有θ。

 

对于这个问题的理解:

r 是积分区域中的点到原点的距离,

很明显,

中的第一个圆,其中的点到原点的距离不是常数,是变的,与角度θ有关,

而中的积分式∫(-∏/2到-∏/2)dθ∫(0到2)r dr●表明,

r的变化范围是从原点0开始,最后变到常数 r=2,

又,θ的变化范围是-∏/2到-∏/2,所以,积分式●表示的图形是

其中的点到原点的距离是常数2,与角度θ无关。

二重积分经常把直角坐标转化为极坐标形式主要公式有x=ρcosθ y=ρsinθ x^2+y^2=ρ^2 dxdy=ρdρdθ;极点是原来直角坐标的原点以下是求ρ和θ范围的方法:

一般转换极坐标是因为有x^2+y^2存在,转换后计算方便题目中会给一个x,y的限定范围,一般是个圆将x=ρcosθ y=ρsinθ代进去可以得到一个关于ρ的等式;

就是ρ的最大值 而ρ的最小值一直是0过原点作该圆的切线,切线与x轴夹角为θ范围如:x^2+y^2=2x 所以(ρcosθ)^2+(ρsinθ)^2=2ρcosθ ρ=2cosθ ;此时0≤ρ≤2cosθ 切线为x=0 所以 -2/π≤θ≤2/π

扩展资料:

在极坐标系下计算二重积分,需将被积函数f(x,y),积分区域D以及面积元素dσ都用极坐标表示。函数f(x,y)的极坐标形式为f(rcosθ,rsinθ)。

为得到极坐标下的面积元素dσ的转换,用坐标曲线网去分割D,即用以r=a,即O为圆心r为半径的圆和以θ=b,O为起点的射线去无穷分割D。

-二重积分

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