重积分 第二节 二重积分的计算法 - 知乎
目前所能接触到的方法是:
接下来介绍:① 直角坐标系 ② 极坐标 ③ 二重积分的换元法(至于二重积分的换元法,仅作简单介绍)
本质思想是通过画图来判断是先对 还是先对 积分。
(先对哪一个积分不绝对,需要具体问题具体分析,但仍需考虑图形,这里不过多解释为什么,仅给出相关题型的做法)
下面的介绍中,默认
① 有如下闭区域 :
(先对 后对 )
②
(先对 后对 )
(注:这里未考虑在立体空间中的形状,但只研究物体在 面上的投影即可解决问题)
我们称①、②中的区域分别为 型区域、 型区域。(按先对 中的哪个积分来命名)
若闭区域 既是 型区域,又是 型区域,则选择哪一种都可以(尽量找简单的)
“每个人都有每个人的理解方式,这里我有些解释不出来,大家自行领会吧”
注: 在解题时,注意使用 ,区间可以分为 型、 型,既是 型又是 型的,此时我们对其分别求二重积分即可。
这里给出一个例子来让大家认识到选择正确的积分次序的重要性:
计算 ,其中区域 是由 围成的闭区域。
显然 既是 型,又是 型积分区域,现在我们用两种方法来看一下:
① 先对 后对 :
②先对 后对 :
此时还需求 ,难免比较麻烦。后面的步骤这里就不写了(或许这样不对,但是想必大家已经意识到了麻烦。)
(这里分部积分或许不是最好的做法,但主要还是为了让大家知到积分次序的重要性)
核心思想:将 写为 ,即极坐标形式求解。
适用题型:不规则的/规则的扇形、圆形...
式子: (积分次序一般先对 后对 )
这里扯点题外话,为什么 ?(这里不涉及坐标变换的雅可比行列式,我也不太会...)
在二重积分中:积分元为
且
弧 ,当 足够小的时候,我们将 近似为一个矩阵就有:
因为二重积分的积分元(也就是之前分割得到的小矩形)是极其小的面积,因此用面积进行考虑。而这也就是为什么 被称为极坐标系中的面积元素
一些课本上的扩展知识这里就不给太多了,要不然用课本干什么-.-。
这里给一下 的计算过程,其中 为圆心在原点,半径为 的圆周所围成的闭区域。
则 这里涉及到了一个小知识点:由于对 积分未涉及到 ,就可以直接计算
(后面会很常用/大家的老师应该有讲)
依此方法,就可求出工程上常用的反常函数
(这里就不写出过程了,想要了解的可以自行查阅一下课本)
这部分就不给大家介绍了,(我也不太会),貌似这里可以与线性代数相关联而让一些地方变得易懂一些?
直接结束显得太草率了,再给出一个题吧:[题源:《高等数学下》同济版p158 14.(3)]
计算 ,其中 是由圆周 及直线 围成的在第一象限的闭区域
积分区域为扇形状,考虑使用极坐标:
不管是二重积分还是后面的三重积分,甚至多重积分,都对积分的计算有一定的要求,还希望大家能够打好基础。
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