二重积分的计算方法
线与区域边界相交不多于两个交点.
若区域如图, 则必须分割.
在分割后的三个区域上分别 使用积分公式
D3 D1
D2
.
D
D1
D2
D3
例 1
改变积分
1
dx
1 x
f ( x, y)dy 的次序.
00
解 积分区域如图
原式
1 1 y
dy f ( x, y)dx.
(6)若D对称于原点,且f ( x, y) f ( x, y)则
f ( x, y)d 0.
D
(7)若D对称于直线y x,则 f ( x, y)d f ( y, x)d .
D1
D2
(或 f ( x, y)d f ( y, x)d ). 对称于直线y x
(t
1 2
sin
2t
)
|04
1
4 说明:
(11分)
形如积分 f ( x, y) d , max{ f ( x, y), g( x, y)}d ,
D
D
min{ f ( x, y), g( x, y)}d , sgn{ f ( x, y) g( x, y)}d
D
D
等的被积函数均应当做分区域函数看待,利用积分的
的可加性分区域积分。
(17)(本题满分 11 分)2008 年数学二、三 y
计算 max{xy,1}dxdy,其中
D
D={(x, y) | 0 x 2,0 y 2}.
解 曲线xy 1将区域D分成
2
D2 D1
o
2x
两个区域D1和D2
D
(2分) o D
x
1
2 dy
1 y2 ( x3 3 xy2 )dx
(5分)
0
2y
1
(1 1 2 y2 3 y4 )dy 3
1
(
y2
y4 )dy(8分)
20
1
1
dy (1 x)dx dy
2 y2
( x 1)dx
(4分)
0
y
0
1
1
(x
0
x2 2
)
|1y
dy
1
(
0
x2 2
x) |1 2 y2 dy
1
(2 y
2 y2 )dy
0
(2 y
y2 2
)
|10
4 2cos2 tdt
0
(6分)
2
1 2
D
D
的两部分区域记为D1和D2.
这种情况常称为积分区域D具有关于积分变量的对称性 或称为二重积分的轮换对称性(即若积分区域或被积函 数的表达式中,将其变量x, y互换,其表达式不变)。
(18)(本题满分 11 分)2010 年农学门类
计算二重积分[ x sin( xy)]dxdy,其中区域
z x y,z xy, x y 1,x 0 ,y 0 .
解 曲面围成的立体如图.
所围立体在xoy 面上的投影是
0 x y 1, x y xy,
所求体积V ( x y xy)d
D
1dx 1x ( x
0
0
y
xy)dy
(11分)
D2
o1
D1
2
x
2
利用对称性简化计算
在利用对称性计算重积分时,不仅积分区域要 对称,而且被积函数也要对称(即对x(或y)是 奇或偶函数),两者缺一都不能使用。
(1)若D对称于x轴,且f ( x, y) f ( x, y)则
f ( x, y)d 2 f ( x, y)d .
(3分)
max{xy,1}dxdy
D
xydxdy dxdy
(5分)
D1
D2
2
= 1 dx
2
2
1 xydy
x
1
2
2 dx dy
0
0
2
1 dx
2
1
x dy(8分)
0
y
= 15 ln 2 1 2ln 2 4
19 ln 2 4
2
(4)若D对称于y轴,且f ( x, y) f ( x, y)则
f ( x, y)d 0.
D
(5)若D对称于原点,且f ( x, y) f ( x, y)则
f ( x, y)d 2 f ( x, y)d .
D
D1
其中D1是D位于y轴右侧(或左侧)的部分。
1
计算积分 I 2 dy
yy
1
e xdx dy
yy
e xdx.
1
1
4
2
1 2
y
y
解 e xdx不能用初等函数表示
先改变积分次序.
y x
1
xy
原式 I dx e xdy
1 2
x2
y x2
1 x(e e x )dx 3 e 1 e.
1 2
82
(16)(本题满分 7 分)2006 年数学三、数学四
x y
b b
1 2
b
dy
a
b f 2 (x) dx
a
b
dx
a
b f 2(y)dy
a
ba 2
b f 2(x)dx
a
b a
f
2
(
y)d
利y 用
(b a) b f 2 (x)dx = 右端 2ab a2 b2 a
例 8 求由下列曲面所围成的立体体积,
d
x 1( y) D x 2( y)
c
d
x 1( y)
c
D
x 2( y)
f ( x, y)d
d
dy
2 ( y) f ( x, y)dx.
D
c
1( y)
X型区域的特点: 穿过区域且平行于y轴的直
线与区域边界相交不多于两个交点.
Y型区域的特点:穿过区域且平行于x轴的直
x3 3
∣) 10
1 2
2
(2
x2
1
)2
d(2
x2
)
1
2 1
2 x2 dx
1 6
1 3
(2
1
x2)2
|1
2
2
2
cos2
tdt
4
1 6
+
1 3
(t
1 3
sin
2t )
|2
4
1
4
(9分) (11分)
解法2 x 1dxdy
D
1
二、选择题(每小题3分,共15分)2007级期末考试
5、设D是圆域x2 y2 a2 ,(a 0)D1是D在第一象限
部分区域,则 ( x y 1)d ( C )
D
A. 4 ( x y 1)d
D1
C. a2
B. ( x y 1)d
D1
D. 0
2
x
1 1 dy
2
1 f ( x, y)dx
2
dy
1
2 f ( x, y)dx __1_d_x__1x__f_(_x_,_y_)_d_y .
y
2
y
例 4 求 ( x2 y)dxdy,其中D 是由抛物线
D
y x2和 x y2所围平面闭区域.
x y2
6
1
4
0
2 y1
8
2 y
dy
f ( x, y)dx dy
f ( x, y)dx
___1_____2 _y__1 ___________0_____2__y_1_________ .
一、填空题(本题15分,每小题3分)2006(224)级期末考试
4.交换积分次序:
(16)(本题满分 10 分)2010 年数学三
计算二重积分(x y)3dxdy,其中D由曲线
D
x 1 y2与直线x 2 y 0y
x 2y 0围成。 解 区域D如图所示
oD
x
原式 (x3 3x2 y 3xy2 y3 )dxdy
D
y
( x3 3xy2 )dxdy
解 两曲线的交点
y x2
x
(0,0) y2
, (1,1),
y x2
( x 2
y)dxdy
1
dx
0
x
x
2
(
x
2
y)dy
D
1
[
x
2
(
x x2 ) 1 ( x x4 )]dx 33 .
0
2
140
例5 求 x2e y2dxdy ,其中 D 是以(0,0),(1,1),
一、利用直角坐标系计算二重积分
如果积分区域为:a x b, 1( x) y 2( x).
[X-型]
y 2(x)
D
y 1( x)