这个二重积分怎么算,用极坐标还是直角坐标呢,求解

 自变量为r和θ,通过原点作射线,以x正半轴为始边,绕θ角度遍历区域D,当自变量微元后,
得到面积元素dσ,向Z轴积分,得到曲顶柱体体积的代数和。

类比用直角坐标计算二重积分

直角坐标计算和极坐标计算的理解:
 前者:以x型区域为例,则z先对y方向积分求出曲顶柱体的切面面积,然后切面面积对x方向积分,
得到曲顶柱体的代数和;
 后者:先计算射线旋转经过区域D的面积(面积元素dσ),然后计算z方向上有多少个dσ。
区域D与圆域有关,或被积函数与圆有关,往往使用极坐标计算更方便。
理解二重积分的几何意义及公式
 

极坐标系下的二重积分计算步骤与典型例题

第一步:直角坐标系下画图(画确定积分区域的各边界曲线,根据题意确定区域).

第二步:简化计算(判断积分区域整体,或者经过分割后的部分是否关于坐标轴、原点或y=x直线对称、判断被积函数整体,或者经加减运算拆项的部分是否具有相应变量的奇偶性,借助偶倍奇零轮换对称性化简计算)

第三步:确定坐标系(确定使用极坐标计算二重积分,根据被积函数特征,如包含x^2+y^2y/xx/y描述或包含相应项;积分区域的特征:由射线、圆弧等围成;或者积分在直角坐标系下不能进行有效计算)

第四步:转换描述(借助直角坐标与极坐标的关系:x=ρcosθ,y=ρsinθ转换被积函数表达式与积分区域边界曲线描述形式用极坐标描述)

第五步:确定积分区域类型(根据积分区域图形被积函数特征,确定最终需要计算的积分区域的类型:简单θ-型或简单ρ-型,如果不是则分割积分区域)

第六步:扫描求型限(对于简单θ-型,用x正半轴逆时钟扫描;对于简单ρ-型,从ρ=0开始,以极点为圆心,半径逐渐增大的同心圆扫描,确定型变量的范围:常值区间)

【注】θ的取值范围一般取为[0,2π],也可以取为[-π, π];ρ的取值范围则为[0,+∞].

第七步:画线定余限(在型变量的取值范围,做射线穿过积分区域,或以极点为圆心的圆逆时钟穿过区域,入点为下限,出点为上限:上下限一般为型变量的函数或者直接为常值)

第八步:余变先积分,最后积型变

【注】特别注意,被积函数除了直接函数转换成的表达式外,还要多乘以一个ρ,即有

典型例题解析见下面的课件列表,极坐标区域类型及定限方法参见下面列出的参考阅读内容列表

二重积分的极坐标计算方法参考课件列表:

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