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1、人大微积分课件二重积分的计算法第1页，共39页，编辑于2022年，星期四 按定义按定义:二重积分是一个特定乘积和式极限二重积分是一个特定乘积和式极限 然而，用定义来计算二重积分，一般情况然而，用定义来计算二重积分，一般情况下是非常麻烦的下是非常麻烦的.那么，有没有简便的计算方法呢那么，有没有简便的计算方法呢?这就是我这就是我们今天所要研究的课题。下面介绍们今天所要研究的课题。下面介绍:一、问题的提出第2页，共39页，编辑于2022年，星期四二、利用直角坐标计算二重积分 二重积分仅与被积函数及积分域有二重积分仅与被积函数及积分域有关关,为此为此,先介绍：先介绍：1、积分域、积分域 D:第3页，共
2、39页，编辑于2022年，星期四如果积分区域为：如果积分区域为：X型型 X X型区域的特点型区域的特点：a、平行于、平行于y轴且穿过区域的直线与区轴且穿过区域的直线与区域边界的交点不多于两个；域边界的交点不多于两个；b、（1）X-型域第4页，共39页，编辑于2022年，星期四（2）Y-型域：型域：Y型型 Y型区域的特点型区域的特点：a、穿过区域且平行于、穿过区域且平行于x轴的直线与区轴的直线与区域边界的交点不多于两个。域边界的交点不多于两个。b、第5页，共39页，编辑于2022年，星期四 2、X-型域下二重积分的计型域下二重积分的计算算:由几何意义，若由几何意义，若 此为平行截面面积为已知的立
3、体的体积此为平行截面面积为已知的立体的体积.截面为曲边梯形面截面为曲边梯形面积为：积为：(曲顶柱体的体积曲顶柱体的体积)则则第6页，共39页，编辑于2022年，星期四yZ第7页，共39页，编辑于2022年，星期四 注注:若若(x,y)0 仍然适用。仍然适用。注意注意:1 1）上式说明）上式说明:二重积分可化为二次定积二重积分可化为二次定积分计算分计算;2 2）积分次序）积分次序:X-:X-型域型域 先先Y Y后后X;X;3 3）积分限确定法）积分限确定法:域中一线插域中一线插,内限定上下，内限定上下，域边两线夹，外限依靠域边两线夹，外限依靠它。它。为方便，上式也常记为：为方便，上式也常记为：第
4、8页，共39页，编辑于2022年，星期四3、Y-型域下二重积分的计算：型域下二重积分的计算：同理：同理：Y型域下型域下于是于是第9页，共39页，编辑于2022年，星期四 1）积分次序）积分次序:Y-型域型域,先先x后后Y;2）积分限确定法）积分限确定法:“域中一线插域中一线插”,须用平行于须用平行于X X轴的射线轴的射线穿插区域穿插区域 。注意注意:第10页，共39页，编辑于2022年，星期四 注意：二重积分转化为二次定积分时，关键在于正确注意：二重积分转化为二次定积分时，关键在于正确确定积分限确定积分限,一定要做到熟练、准确。一定要做到熟练、准确。4 4、利用直系计算二重积分的步骤、利用直系
5、计算二重积分的步骤（1）画出积分区域的图形）画出积分区域的图形,求出边界曲线交点坐标；求出边界曲线交点坐标；（3）确定积分限，化为二次定积分；）确定积分限，化为二次定积分；（2）根据积分域类型）根据积分域类型,确定积分次序；确定积分次序；（4）计算两次定积分，即可得出结果）计算两次定积分，即可得出结果.第11页，共39页，编辑于2022年，星期四解：解：X型型第12页，共39页，编辑于2022年，星期四Y型型第13页，共39页，编辑于2022年，星期四例例2 2解：解：X-型型第14页，共39页，编辑于2022年，星期四例例3解解：（如图）将如图）将D作作Y型型-12第15页，共39页，编辑于
6、2022年，星期四5、若区域为组合、若区域为组合域，如图则：域，如图则：0 6、如果积分区域既是、如果积分区域既是X型，型，又是又是Y型型,则有则有第16页，共39页，编辑于2022年，星期四解：解：积分区域如图积分区域如图xyo231原式原式第17页，共39页，编辑于2022年，星期四解：解：原式原式第18页，共39页，编辑于2022年，星期四例例6 6解：解：先去掉绝对值符号，如图先去掉绝对值符号，如图第19页，共39页，编辑于2022年，星期四解解第20页，共39页，编辑于2022年，星期四二重积分在直角坐标下的计算公式二重积分在直角坐标下的计算公式（在积分中要正确选择（在积分中要正确选
7、择 积分次序）Y型型X型型7.小结第21页，共39页，编辑于2022年，星期四三 利用极坐标系计算二重积分 当一些二重积分的积分区域当一些二重积分的积分区域D用极坐标表示比用极坐标表示比较简单，或者一些函数它们的二重积分在直角坐标较简单，或者一些函数它们的二重积分在直角坐标系下根本无法计算时，我们可以在极坐标系下考虑系下根本无法计算时，我们可以在极坐标系下考虑其计算问题。其计算问题。第22页，共39页，编辑于2022年，星期四1 直系与极系下的二重积分关系（如图）（1）面积元素变换为极系下：）面积元素变换为极系下：（2）二重积分转换公式：）二重积分转换公式：第23页，共39页，编辑于2022年
8、，星期四（3）注意：将直角坐标系的二重积分化为极坐标系下）注意：将直角坐标系的二重积分化为极坐标系下的二重积分需要进行的二重积分需要进行“三换三换”：第24页，共39页，编辑于2022年，星期四2 极系下的二重积分化为二次积分用两条过极点的射线夹平面区域，用两条过极点的射线夹平面区域，由两射线的倾角得到其上下限由两射线的倾角得到其上下限任意作过极点的半射线与平面区域相交，任意作过极点的半射线与平面区域相交，由穿进点，穿出点的极径得到其上下限。由穿进点，穿出点的极径得到其上下限。将直系下的二重积分化为极系后，极系下的二将直系下的二重积分化为极系后，极系下的二重积分仍然需要化为二次积分来计算重积分
9、仍然需要化为二次积分来计算。第25页，共39页，编辑于2022年，星期四（1）区域如图）区域如图1具体地（如图）具体地（如图）图图1第26页，共39页，编辑于2022年，星期四（2）区域如图）区域如图2图图2第27页，共39页，编辑于2022年，星期四（3）区域如图）区域如图3图图3第28页，共39页，编辑于2022年，星期四（4）区域如图）区域如图4图图4第29页，共39页，编辑于2022年，星期四解解第30页，共39页，编辑于2022年，星期四解解第31页，共39页，编辑于2022年，星期四第32页，共39页，编辑于2022年，星期四第33页，共39页，编辑于2022年，星期四解解第34页
10、，共39页，编辑于2022年，星期四第35页，共39页，编辑于2022年，星期四解解在极系下：在极系下：（如图）（如图）第36页，共39页，编辑于2022年，星期四o2aD第37页，共39页，编辑于2022年，星期四解解第38页，共39页，编辑于2022年，星期四计算二重积分应该注意以下几点：计算二重积分应该注意以下几点：先要考虑积分区域的形状，先要考虑积分区域的形状，看其边界曲线用直系方程表示简单还是极系方程看其边界曲线用直系方程表示简单还是极系方程表示简单，其次要看被积函数的特点，看使用极表示简单，其次要看被积函数的特点，看使用极坐标后函数表达式能否简化并易于积分。坐标后函数表达式能否简化并易于积分。首先，选择坐标系。首先，选择坐标系。其次，化二重积分为二次积分。其次，化二重积分为二次积分。根据区域形状和类型根据区域形状和类型确定积分次序，从而穿线确定内限，夹线确定外限。确定积分次序，从而穿线确定内限，夹线确定外限。最后，计算二次积分。最后，计算二次积分。由内向外逐层计算，内层积由内向外逐层计算，内层积分计算时，外层积分变量看做常量。分计算时，外层积分变量看做常量。四、小结第39页，共39页，编辑于2022年，星期四