- •Введение
- •1. Двойной интеграл
- •1.1 Определение и основные свойства двойного интеграла
- •1.2. Вычисление двойного интеграла
- •1.3. Замена переменных в двойном интеграле
- •2. Тройной интеграл
- •2.1. Определение и свойства тройного интеграла
- •2.2 Замена переменных в тройном интеграле
- •Пример выполнения расчетно-графической работы
- •Варианты расчетно-графической работы
- •Литература
- •Содержание
- •241037, Г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3, редакционно-издательский
2. Тройной интеграл
2.1. Определение и свойства тройного интеграла
Пусть в пространстве задана некоторая область V, ограниченная замкнутой поверхностью S. Пусть в области V и на её границе определена некоторая непрерывная функция u=f(x,y,z), где x,y,z – прямоугольные координаты точек области V.
Разобьём область V произвольным образом на области Vi с диаметрами di и объемами ΔVi . В каждой такой области выберем точку Pi(xi,yi,zi)и вычислим в ней значение функции ui=f(Pi).
Интегральной
суммой для функции f(x,y,z) по области V
называется сумма вида
.
Предел интегральной суммы при стремлении к нулю наибольшего из диаметров di называется тройным интегралом от функции f(x,y,z) по области V и обозначается символом:
.
Если функция f(x,y,z) ограничена в области V, то тройной интеграл по области V существует. Если область V определяется неравенствами: a ≤ x ≤b; y1(x) ≤ y ≤ y2(x); z1(x,y) ≤ z ≤ z2(x,y), где y1(x), y2(x), z1(x,y), z2(x,y) – непрерывные функции, то тройной интеграл по области V от функции f(x,y,z) вычисляется по формуле:
.
2.2 Замена переменных в тройном интеграле
Пусть функции
![]()
,
взаимно однозначно отображают область
V в криволинейных координатах u,w,t.
Пусть при этом
элемент объема ∆Vi
области V
переходит в элемент ∆Vi′
области V′ и выполняется условие
.
Определить I, называемый якобианом, численно равен определителю третьего порядка, который вычисляется по формуле:

При выполнении этих условий
.
В случае цилиндрических
координат имеем
,
,z=z.
.
Для сферических
координат
,
,
.
.
Пример выполнения расчетно-графической работы
Задача 1. Изменить порядок интегрирования.

Решение. Изобразим область интегрирования на чертеже:

Область интегрирования
D
состоит из двух областей D1
и D2,
D1
– ограничена линиями: прямыми
,
y=0 и дугой окружности y=
;D2
ограничена прямыми
,
y=0 и дугой окружности y=2-
.
Найдем точку пересечения окружностей
М:

Приравнивая правые части уравнений системы, получим:
;
откуда
;
тогда
.
Точка М имеет координаты
,
y=1.
Изменяя порядок
интегрирования, видим: y изменяется от
0 до 1. При этом x меняется от окружности
x2+y2=4
до окружности y=2-
.
Окончательно получим:
.
Задача 2.
Вычислить двойной интеграл
,
гдеD:
область, ограниченная линиями: x=0, y=
,
y=2x.
Решение. Изобразим область D:

Анализируя область
интегрирования, замечаем: x меняется от
0 до прямой
;
при этом y меняется от 0 до
.

Ответ:
= 4.
Задача 3.
Найти площадь фигуры, ограниченной
линиями: x2+y2=12,
x
.
Решение. Изобразим данную фигуру:

Найдем точки пресечения линий, ограничивающих данную фигуру:
.
;
;
;
y2=6;
.
Площадь фигуры вычислим по формуле:
;
Учитывая симметрию фигуры относительно оси OX, получим:

Ответ: S=
(ед2.)
Задача 4.
Вычислить
,
V: y=3x, y=0, x=2, z=xy, z=0.
Решение.

Ответ:
= 144.
Задача 5. Пластинка D задана ограничивающими её кривыми, μ – поверхностная плотность. Найти массу пластинки.
D:
![]()
Решение. Масса пластинки m равна:
![]()
Подставляя данные задачи, получим:
![]()
Изобразим область D:

Расставляя пределы интегрирования в двойном интеграле, получим:

Ответ: m=2.
Задача 6. Найти объем тела, заданного ограничивающими его поверхностями:
![]()
Решение. Объем тела V равен:
![]()
Переходя к повторному интегралу, получим:


Ответ: V=1.
