极坐标下,二重积分如何变换积分次序……我到现在都没搞懂,求学霸详解,要有例题,谢谢 I= ∫ ∫√ (R²-X²-Y...

\u8ba1\u7b97\u6781\u5750\u6807\u4e0b\u7684\u4e8c\u91cd\u79ef\u5206\uff1f

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\u4ece\u6781\u70b9\u51fa\u53d1\u5316\u4e24\u6761\u5c04\u7ebf\uff0c\u5b83\u4eec\u4e4b\u95f4\u7684\u5939\u89d2\u662f d\u03b8\uff0c\u5728\u89d2\u7684\u4e00\u8fb9\u4e0a\u6807\u51fa\u4e24\u4e2a\u70b9\uff0c\u4e00\u4e2a\u662f r,\u53e6\u4e00\u4e2a\u662f r+dr\uff0c\u7136\u540e\u5206\u522b\u4ee5 r \u548c dr \u4e3a\u534a\u5f84\u753b\u5706\u5f27\u4e0e\u53e6\u4e00\u6761\u8fb9\u76f8\u4ea4\uff0c\u4e24\u4e2a\u5706\u5f27\u4e4b\u95f4\u7684\u5e73\u9762\u56fe\u5f62\u5c31\u662f\u6781\u5750\u6807\u7cfb\u4e0b\u7684\u9762\u79ef\u5fae\u5143\uff0c\u5b83\u7684\u9762\u79ef\u5c31\u662fdS.
\u4e0b\u9762\u8ba1\u7b97dS\uff1a\u6247\u5f62\u9762\u79ef\u7b49\u4e8e\u534a\u5f84\u7684\u5e73\u65b9\u4e58\u4ee5\u5706\u5fc3\u89d2\u7684\u5f27\u5ea6\u6570\u7684\u4e00\u534a\uff0c\u6240\u4ee5\u8fd9\u4e2a\u56fe\u5f62\u7684\u9762\u79ef\u7b49\u4e8e (1/2)[(r+dr)^2-r^2]d\u03b8=[rdr+(1/2)(dr)^2]d\u03b8;
\u6ce8\u610f\u5f53 dr \u8d8b\u4e8e\u96f6\u65f6 (dr)^2 \u662f\u9ad8\u9636\u65e0\u7a77\u5c0f\uff0c\u56e0\u6b64\u5c06\u5176\u5ffd\u7565\uff0c\u5f97\u5230
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\u8ba1\u7b97\u8fc7\u7a0b\u5982\u56fe\u6240\u793a\uff1a

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\u987b\u8981\u5206\u533a\u57df\u8ba1\u7b97\u4e8c\u91cd\u79ef\u5206\u7684\u60c5\u5f62\u3002\uff08\u88ab\u79ef\u51fd\u6570\u6052\u7b49\u4e8e1\u65f6\u53ef\u5229\u7528\u51e0\u4f55\u610f\u4e49\uff0c\u5373\u8f6c\u5316\u4e3a\u6c42\u9762\u79ef\u3002\uff09
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一般场合,极坐标系下二重积分的计算,都是遵循先ρ后θ的形式,少数场合需要交换次序的时候,按下面步骤来:

(1)先按先ρ后θ的次序写好。

(2)再把关于ρ和θ的区域直接转换成直角坐标系。

按照直角坐标系下交换积分次序的方法完成。

比如,区域为x²+y²≤x;

极坐标系下先ρ后θ的积分区域表示成-π/2≤θ≤π/2;

0≤ρ≤cosθ;

然后,建立以θ为横坐标,ρ为纵坐标的直角坐标系,区域变成由ρ=cosθ (-π/2≤θ≤π/2)和θ轴围成的区域,改变积分次序后,变成0≤ρ≤1-arccosρ≤θ≤arccosρ这样就可以了。

二重积分:

二重积分是二元函数在空间上的积分,同定积分类似,是某种特定形式的和的极限。本质是求曲顶柱体体积。重积分有着广泛的应用,可以用来计算曲面的面积,平面薄片重心等。平面区域的二重积分可以推广为在高维空间中的(有向)曲面上进行积分,称为曲面积分。



一般场合,极坐标系下二重积分的计算,
都是遵循先ρ后θ的形式,
少数场合需要交换次序的时候,按下面步骤来
(1)先按先ρ后θ的次序写好,
(2)再把关于ρ和θ的区域直接转换成直角坐标系,
按照直角坐标系下交换积分次序的方法完成。

比如,区域为
x²+y²≤x
极坐标系下先ρ后θ的积分区域表示成
-π/2≤θ≤π/2
0≤ρ≤cosθ
然后,建立以θ为横坐标,ρ为纵坐标的直角坐标系,
区域变成由
ρ=cosθ (-π/2≤θ≤π/2)和θ轴围成的区域,
改变积分次序后,变成
0≤ρ≤1
-arccosρ≤θ≤arccosρ
这样就可以了。

与直角坐标系下一样。但是微面积取法有区别:
微面积ds=ρdθdρ,一个细圆环上的一个微段。
比如,求ρcosθ在ρ≤1,θ=0~π/2的面积:
S=∫∫(D)ρcosθds
=∫∫(D)ρcosθρdθdρ
=∫(0,1)ρ²dρ∫(0,π/2)cosθdθ
=[ρ³/3](0,1)×[sinθ](0,π/2)
=(1/3)×1
=1/3

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