直角坐标积分化为极坐标积分_重积分习题

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一、利用奇偶性和区间对称性简化积分计算

解析:注意到积分区域是单位球的上半球,由对称性知关于


的奇函数积分都为

,且

地位相同。

注意是在球体里面积分,


,球面上面才等于!!!

二、变量代换和积分区域的分析和刻画


1.

计算

解析:很容易看出积分区域是一个圆域:

做变换:

变换后雅各比矩阵

于是积分变换为:

注意到积分区域的对称性,关于


的积分为0


2.

试求由六个平面

所围成的平行六面体的体积,其中

解析:做变量代换:

则雅各比行列式

分之一

于是体积

于是

//这个题注意变量代换后雅各比行列式是


,而题中给的


,正好是雅各比矩阵的倒数,故而是乘在

前面。


3.

[习题7-2-8(4)] 求给定曲线所围平面区域的面积。区域是双曲螺线


,圆周

与坐标极轴所围成的较小区域。

解析:在


坐标系下刻划异常困难,我们直接采用极坐标,看

的样子,知道

的积分乘以雅各比行列式就是映射到

坐标系下的积分。

极坐标到直角坐标的雅各比行列式是

c187ea79ffe4e69871a78160c2e71d6c.png


很容易知道要求积分


4.

求封闭曲线


所围区域的面积。

解析:使用极坐标简化方程。


的极坐标方程为

除去


是一个孤立的奇点外,对应于

平面,区域为:

于是面积

此积分的知识点是:


,


5.

计算


,其中

解析:换元令

所以

于是区域就变成了:

雅各比行列式

所以



6.

求由参数曲线


,以及

所围均匀薄片的质心坐标。

解析:

65eccaa1f69ba370fd7fd29fd30c8090.png

曲线长这样,易知质心横坐标为


,纵坐标计算如下:

积分区域

注意到当


时,

,由此可以确定一个

于是

故而质心坐标


// 一个计算

正解:

错解:

自己思考为什么不能这样解。

Updating…



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