Bootstrap

高等数学基础篇(数二)之二重积分的常考题型

二重积分常考题型:

1.累次积分交换次序或计算

2.二重积分计算

3.二重积分的不等式


文章目录

1.累次积分交换次序或计算

1.1交换累次积分次序一般方法

1.2极坐标转换为直角坐标

1.3直角坐标转换为极坐标

2.二重积分计算

​编辑

3.二重积分的不等式


1.累次积分交换次序或计算

1.1交换累次积分次序一般方法

(1)画域

根据积分上下限在图中画出积分域;

(2)定限

交换积分次序,重新确定积分上下限;


解析:

1.2极坐标转换为直角坐标

这个积分是用极坐标表示的,看内层积分的上下限,上限为cosθ,即r=cosθ,两边同时乘r,

可得r²=rcosθ,已知在极坐标中,r²=x²+y²,rcosθ=x则x²+y²=x,即得y=√x-x²,即为上限;


解析:

这个题的话,根据前面讲过的适合用极坐标解题的积分域和被积函数,这个题都符合,所以想到用极坐标解题;

1.3直角坐标转换为极坐标

内层上限为√2x-x²,即y=√2x-x²,两边同时平分得:y²=2x-x²,即为x²+y²=2x,为一个偏心圆;

已知x²+y²=r²,x=rcosθ,则r=2cosθ,即为上限;

(这个偏心圆的圆心,暂时先不交大家怎么求的,后面会单独出一期关于椭圆,圆,偏心圆的圆心求法)


2.二重积分计算

解析:

积分域为一个圆,关于x轴上下对称,函数y关于y为奇函数,所有积分为0;

因为积分域是以原点为圆心的圆,肯定是关于y=x对称的,所有满足变量对称性;


                ​​​​​​​        ​​​​​​​       

解析:(-1,1)点到原点这条标红的线,是辅助线,方便后续解题;

函数xy关于x轴和y轴都是奇函数,且在上图划分的两个区域D3和D2内积分域分别关于x轴,y轴对称,故∬xydxdy=0;

当在积分域D3内时积分域关于x轴对称,函数cosxsiny关于y为奇函数;

当在积分域D2内时积分域关于y轴对称,函数cosxsiny关于x为偶函数;

∬(xy+cosxsiny)dxdy=∬(xy)dxdy+∬cossinydxdy

=∬(xy)dxdy(D2)+∬(xy)dxdy(D3)+∬cossinydxdy(D2)+∬cossinydxdy(D3)

=0+0+∬cossinydxdy(D2)+0

=∬cossinydxdy(D2)

=2∬cossinydxdy(D1)


                                        这个题的积分域是个圆环,我画的图可以参考一下;

        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        


3.二重积分的不等式

        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​       

解析:

积分域为以原点为圆心,1为半径的圆;被积函数为y-x;

y-x>0,y>x;

y-x<0,y<x;

I2>0;

I4<0;

I3=∬(y-x)dxdy(D3)=∬(x-y)dxdy=-I3;(根据积分域具有轮转对称性)I3=-I3,I3=0;

I1=∬(y-x)dxdy(D1)=∬(x-y)dxdy=-I1;(根据积分域具有轮转对称性)I1=-I1,I1=0;

故I2>I1=I3=0>I4;

;