Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ТЕМАМ 6.1, 6.2 ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ. ТЕОРИЯ ПОЛЯ.pdf
Скачиваний:
89
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
814 Кб
Скачать
☆

 

 

 

b

g2

(y)

(x, y)dx , если область интегрирования

2. ∫∫ f (x, y)dS = ∫dy

∫ f

D

 

 

a

g1

(y)

 

 

 

 

 

можно представить в виде

 

a ≤ y ≤ b

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g1 (y)≤ x ≤ g2 (y)

 

 

ЗАМЕЧАНИЕ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

границы

области

D ,

по которой

вычисляется

двойной

интеграл, можно задать только различными уравнениями, то

область интегрирования D разбивается на две или более частей.

ЗАМЕЧАНИЕ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислять

повторный

интеграл,

например

интеграл

b

g2 (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

∫dx

∫ f (x, y)dy , следует,

начиная с частного интегрирования

a

g1(x)

 

 

 

 

g 2 (x)

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

по

внутреннего интеграла

∫ f (x, y)dy . После подстановки

 

 

 

 

 

 

 

g1 (x)

 

 

x . Ее

пределов интеграции получится функция переменной

нужно проинтегрировать по переменной x в пределах от a до b .

Решение задачи 1.1

Прежде всего восстановим по пределам интегрирования вид

области D , по которой

берется

двойной

интеграл.

Область D

находится в полосе между прямыми

х = 0

и х = 2

и ограничена

снизу линией у =

3х

, а сверху линией у = 4 − (х −1)2 (рис.1).

 

2

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у=4-( х-1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

3х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

0

 

1

 

 

2

3

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если область D спроектировать на ось Оу , то она попадет в полосу между прямыми у = 0 и у = 4 . Чтобы найти левую и правую

границы области

D , решим уравнение параболы

у = 4 − (х −1)2

относительно х.

Получим

х =1 ± 4 − у , причем линия АВ

определяется уравнением х =1 −

4 − у ,

а линия ВС уравнением

х =1 + 4 − у .

Уравнение

прямой

у =

3х

 

также решим

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

относительно х и запишем в виде:

х =

2 у

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

у

В

 

4

 

D2

 

А

С

х=1- 4-у3

D1

х=1+ 4-у

х=23у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

0

 

 

1

2

3

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.

 

 

 

Из рисунка 2 видно, что левая и правая граница области

интегрирования

D состоит из двух линий.

Следовательно, область

D следует разбить на две части

D1 и

D2 . Эти области задаются

неравенствами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D :

0 ≤ у ≤ 3

D

 

:

3 ≤ у ≤ 4

 

 

 

 

2 у

 

2

 

 

 

 

 

1

0 ≤ х≤

,

 

 

 

1 − 4 − у ≤ х≤1 + 4 − у.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда заданный повторный интеграл будет представлен суммой двух интегралов.

2

4−(х−1)2

3

2

у

4

1+

4− у

3

∫dx

 

∫ f

(x, y)dy = ∫dу ∫ f (x, y)dх+ ∫dу

 

∫ f (x, y)dx .

0

 

3

x

 

0

0

3

1−

4− у

 

2

 

5

Решение задачи 1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прежде чем расставлять пределы интеграции в другом порядке,

выясним, по какой области ведется интегрирование в каждом

интеграле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая пределы интеграции, можно выписать следующие

неравенства для областей D1 и D2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2 2 ≤ y ≤ −2

 

 

 

 

 

− 2 ≤ y ≤ 2

 

 

 

 

 

 

(D1 ) и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(D2 ).

 

− y2 ≤ x ≤ 8 − y2

 

 

≤ x ≤

 

8 − y2

 

 

− 8

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, область D1 ограничена кривыми:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = −2

 

 

 

 

 

 

 

 

y = −2 2, y = −2

 

 

,

 

 

 

 

 

 

= ±

8 − y2

или

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

x

 

x2 + y2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а область D2 ограничена кривыми (рис.3. а):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

= −2, y = 2

 

y = −2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

= y

 

или

 

 

x = y

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ y

2

= 8

 

 

 

 

 

 

 

x = 8 − y2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

y =

8

−

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

2 D2

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

D1

 

 

 

 

2

2

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. а

 

 

 

 

 

 

Рис.3. б

 

 

 

 

 

 

Если поменять порядок интегрирования, то область придется

разбить на две области прямой

x = 2

(рис. 3. б). Тогда области

интегрирования D1 и D2 можно задать неравенствами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6