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多元积分柱面坐标问题如果区域是z=x^2+y^2 被z=1 与z=2 这两个平面所截,问用柱面坐标如何求解? 说下r 与

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/19 16:02:03
多元积分柱面坐标问题
如果区域是z=x^2+y^2 被z=1 与z=2 这两个平面所截,问用柱面坐标如何求解? 说下r 与z怎么定限?
截出来的图像是母线为曲线的类圆台,关于z轴对称,每个被垂直于z轴的平面所截的图形都是圆,故可用柱坐标求解,见下图:

首先说明下,这不是要用投影法,只是这样直观方便点.
明显有x=ρcosθ,y=ρsinθ,因为是积分整个圆,故θ取[0,π],ρ的有效长度是[0,r].一个个圆地往上积分,那么ρ的上限就不断变化,这是由于类圆台的母线是曲线z=r²=ρ²≥(x²+y²),母线上的点的投影对应为ρ的上限,即不同的z值,对应的ρ会有不同的上限,故ρ的上限是曲线函数√z而非常数,最后对z积分,明显z取[1,2].
于是

祝愉快
再问: 可是有些 题目,比如说z=x^2+y^2 与x^2+y^2+z^2=1 这样两个曲面围成的空间 如果用柱面坐标来做的话 dp 的限就是 0~1(也就是交面在x0y上的投影的园的半径)这是为什么呢??
再答: 我明白你那个答案的思路了。 它是先对z积分,再对极坐标平面积分。若先对极坐标平面积分,则要把D分成两块,先积下面的类圆锥,再积上面的球冠。 先对z积分的话就不用分块了,
再问: 我感觉这是先二后一与先一后二的关系??
再答: 就是了,它是先对z积分。 这时z的下限是曲线z=r²=ρ²=(x²+y²),上限是z=√(2-x²-y²),这样一根根竖直线地积下去,竖直线最多去到ρ=1处,那么就有ρ取[0,1],θ取[0,2π]。 其实ρ和θ也可以换顺序积分的,这样就无所谓一与二了,欢迎你参考我以前的回答,有一个就是解释极坐标积分交换顺序的。 码字作图都辛苦,你别忘了采纳呀 祝愉快
再问: 可是如果我想对我一开始的问题,让他先对z积分可不可以呢?? 你放心吧,我肯定采纳,而且会加分。。。
再答: 先对z积分再对极坐标积分时需要分块: 把投影中的小圆沿z轴向上平移,在Ω内划出一个圆柱,这部分积分很容易,有1≤z≤2,0≤ρ≤1,0≤θ≤2π; 对剩下部分积分时有(x²+y²)=ρ²≤z≤2,z的下限是曲线函数而非常数,上限就是平面z=2,这时剩下部分在极坐标中的投影是大圆与小圆间的环形,即平行于z轴的竖直线只能在环形范围内选取,有1≤ρ≤2,0≤θ≤2π。 其实三重积分的第一节才是最重要的,那里直接说明了先对z积分和先对XOY平面积分的方法和区别,看懂那个后再看柱坐标和球坐标就容易了。 祝愉快