- •Высшая математика
- •Тема 1. Кратные интегралы.
- •1.2 Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах
- •1.3 Вычисление двойного интеграла в полярных координатах
- •1.4 Приложения двойного интеграла
- •1.5 Тройной интеграл
- •1.6 Вычисление тройного интеграла в декартовых координатах
- •1.7 Замена переменных в тройном интеграле.
- •2. Криволинейные интегралы
- •2.1 Криволинейные интегралы второго рода. Основные понятия
- •1.8 Геометрические и физические приложения тройных интегралов
- •2.2Вычисление криволинейных интегралов второго рода
- •2.3 Формула Остроградского – Грина.
- •2.4 Условия независимости криволинейного интеграла II рода от пути интегрирования
- •2.5 Некоторые приложения криволинейного интеграла II рода
- •3. Элементы теории поля
- •3.1 Скалярное поле
- •3.2 Векторное поле
- •3.3 Специальные виды векторных полей
- •3.4 Оператор Гамильтона. Векторные дифференциальные операции
- •4. Числовые и степенные ряды
- •4.1 Числовые ряды. Основные понятия.
- •4.2 Признаки сходимости числовых рядов
- •4.3 Знакочередующиеся ряды и знакопеременные ряды
- •4.4 Степенные ряды
- •4.5 Ряды Тейлора и Маклорена
- •4.6 Разложение некоторых элементарных функций в ряд Маклорена
- •4.7 Некоторые приложения степенных рядов
- •5. Ряды фурье
- •5.1 Периодические функции и процессы
- •5.2 Тригонометрический ряд Фурье
- •5.3 Разложение в ряд Фурье четных и нечетных функций
- •5.4 Разложение в ряд Фурье функций произвольного периода
- •5.5 Представление непериодической функции рядом Фурье
- •6. Элементы операционного исчисления
- •6.1 Оригиналы и их изображение
- •6.2 Свойства преобразований Лапласа
- •6.3 Отыскание оригиналов по изображениям
- •6.4 Операционный метод решения линейных дифференциальных уравнений и их систем
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82
1.4 Приложения двойного интеграла
Объём тела
Объём цилиндрического тела находится по формуле
,
где
-
уравнение поверхности, ограничивающей
тело сверху.
Площадь плоской фигуры
Если в вышеуказанной
формуле положить
,
то цилиндрическое тело превратится в
прямой цилиндр с высотойh=1.
Объём такого цилиндра численно равен
площадиS основанияD. Получаем формулу
для вычисления площади областиD
![]()
В полярных координатах
![]()
Масса плоской пластины(физ. смысл двойного интеграла).
Если плоская
пластина Dимеет
плотность, определённую функцией
,
то масса пластины находится по формуле
![]()
Статические моменты и координаты центра тяжести плоской фигуры.
Пусть на плоскости
Oxyзадана система
материальных точек
соответственно с массами
.
Определение. Статическим моментом Sxсистемы материальных точек относительно осиOxназывается сумма произведений масс этих точек на их ординаты (т.е. на расстояние этих точек от осиOx).
![]()
Аналогично определяется статический момент Syэтой системы относительно осиOy
![]()
Статические моменты
плоской фигуры D с
переменной плотностью
относительно
осейOx иOyмогут быть вычислены по формулам
,
а координаты центра масс по формулам


- плотность.
Если пластина Dоднородная, то в формуле
,
т.е.
![]()
![]()


Момент инерции плоской фигуры
Определение.
Моментом инерции материальной точки
массы mотносительно
оси lназывается
произведение массы на квадрат расстоянияdточки до оси, т.е.
.
Момент инерции плоской фигуры относительно осей OxиOy могут быть вычисленные по формулам
![]()
![]()
- функция плотности.
М
омент
инерции фигуры относительно начала
координат определяется по формуле
.
Пример: Найти массу пластины ограниченной областью (рис. 11)
,
,![]()
.
Плотность пластинки
.
Р
Рис.
11
Массу вычисляем
по формуле
.
.
Так как пластинка часть кольца,
целесообразно перейти в полярную
систему координат. Формулы перехода:
.
- функция плотности
в полярной системе координат. r=3,
r=5–уравнения
окружностей в полярной системе координат.
Составляем интеграл:

1.5 Тройной интеграл

Обобщением определенного интеграла на случай функции трех переменных является так называемый «тройной интеграл». Теория тройного интеграла аналогична теории двойного.
Понятие тройного
интеграла связано с задачей о массе
неоднородного тела. Если тело однородно,
т.е. в каждой точке плотность одна и та
же, то масса М
тела находится по формуле
.
Определим массу неоднородного тела V,
с переменной плотностью ρ=f(x,y,z).
Р
Рис.
12
.
Рассмотрим элементарную область
(рис.
12). Так как
можно считать параллелепипедом со
сторонами
,
то объем элементарной области будет
равен
.
Выберем произвольную
точку
в
каждой элементарной области. В силу
того, что область очень мала, считаем
плотность постоянной и равной значению
функции ρ=f(x,y,z)
в точке
,
т.е.
.
Тогда масса элементарной области
находится по формуле
.
Масса всего тела будет складываться из
масс элементарных областей, т.е.
.
Будем неограниченно
увеличивать n
(
),
получим
.
Если этот предел существует, то он называется тройным интегралом и обозначается
(
-элемент объема).
Теорема. Если
функция f(x,y,z)
непрерывна в ограниченной замкнутой
области V
, то предел
интегральной суммы существует и не
зависит ни от способа разбиения области
V
на части, ни от выбора точек
в них.
Физический смысл тройного интеграла:
Если функция f(x,y,z) непрерывна и показывает плотность распределения вещества в замкнутой области V, то масса всего вещества, заключенного в области, вычисляется с помощью тройного интеграла
.
