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三重积分的计算方法与例题VIP免费

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三重积分的计算方法:三重积分的计算是化为三次积分进行的。其实质是计算一个定积分(一重积分)和一个二重积分。从顺序看:如果先做定积分21),,(zzdzzyxf,再做二重积分DdyxF),(,就是“投影法”,也即“先一后二”。步骤为:找及在xoy面投影域D。多D上一点(x,y)“穿线”确定z的积分限,完成了“先一”这一步(定积分);进而按二重积分的计算步骤计算投影域D上的二重积分,完成“后二”这一步。ddzzyxfdvzyxfDzz21]),,([),,(如果先做二重积分zDdzyxf),,(再做定积分21)(ccdzzF,就是“截面法”,也即“先二后一”。步骤为:确定位于平面21czcz与之间,即],[21ccz,过z作平行于xoy面的平面截,截面zD。区域zD的边界曲面都是z的函数。计算区域zD上的二重积分zDdzyxf),,(,完成了“先二”这一步(二重积分);进而计算定积分21)(ccdzzF,完成“后一”这一步。dzdzyxfdvzyxfccDz]),,([),,(21当被积函数f(z)仅为z的函数(与x,y无关),且zD的面积)(z容易求出时,“截面法”尤为方便。为了简化积分的计算,还有如何选择适当的坐标系计算的问题。可以按以下几点考虑:将积分区域投影到xoy面,得投影区域D(平面)(1)D是X型或Y型,可选择直角坐标系计算(当的边界曲面中有较多的平面时,常用直角坐标系计算)(2)D是圆域(或其部分),且被积函数形如)(),(22xyfyxf时,可选择柱面坐标系计算(当为圆柱体或圆锥体时,常用柱面坐标计算)(3)是球体或球顶锥体,且被积函数形如)(222zyxf时,可选择球面坐标系计算以上是一般常见的三重积分的计算方法。对向其它坐标面投影或不易作出的情形不赘述。三重积分的计算方法小结:1.对三重积分,采用“投影法”还是“截面法”,要视积分域及被积函数f(x,y,z)的情况选取。一般地,投影法(先一后二):较直观易掌握;截面法(先二后一):zD是在z处的截面,其边界曲线方程易写错,故较难一些。特殊地,对zD积分时,f(x,y,z)与x,y无关,可直接计算zDS。因而中只要],[baz,且f(x,y,z)仅含z时,选取“截面法”更佳。2.对坐标系的选取,当为柱体,锥体,或由柱面,锥面,旋转抛物面与其它曲面所围成的形体;被积函数为仅含z或)(22yxzf时,可考虑用柱面坐标计算。三重积分的计算方法例题:补例1:计算三重积分zdxdydzI,其中为平面1zyx与三个坐标面0,0,0zyx围成的闭区域。解1“投影法”1.画出及在xoy面投影域D.2.“穿线”yxz10X型D:xyx1010∴:yxzxyx1010103.计算解2“截面法”1.画出。2.]1,0[z过点z作垂直于z轴的平面截得zD。zD是两直角边为x,y的直角三角形,zyzx1,13.计算101010][][zzzDDDdzzSdzdxdyzdzzdxdyzdxdydzI补例2:计算dvyx22,其中是222zyx和z=1围成的闭区域。解1“投影法”1.画出及在xoy面投影域D.由1222zyxz消去z,得122yx即D:122yx2.“穿线”122zyx,X型D:221111xyxx∴11111:2222zyxxyxx3.计算xxyxxxdyyxyxdxdzyxdydxdvyx11111112222221122222226)1(注:可用柱坐标计算。解2“截面法”1.画出。2.]1,0[z过点z作垂直于z轴的平面截得zD:222zyxzD:zr020用柱坐标计算10020:zzr3.计算1010200101030322222632]31[2][][zDzzdzzdzrdzdrrddzdxdyyxdvyx补例3:化三重积分dxdydzzyxfI),,(为三次积分,其中:222x2z2及yxz所围成的闭区域。解:1.画出及在xoy面上的投影域D.由22222xzyxz消去z,得122yx即D:122yx2.“穿线”22222xzyxX型D:221111xyxx:22222221111xzyxxyxx3.计算11112222222),,(),,(xxxyxdzzyxfdydxdxdydzzyxfI注:当),,(zyxf为已知的解析式时可用柱坐标计算。补例4:计算zdv,其中为22226yxzyxz及所围成的闭区域。解1“投影法”1.画出及在xoy面投影域D,用柱坐标计算由zzryrxsincos化的边界曲面方程为:z=6-r2,z=r2.解262rrzrz得∴D:2r即2020r“穿线”26rzr∴262020:rzrr3.计算Drrrrrrdrzrzdzrdrdrdrdzdzzdv2226202062062]21[2][205220222392)1336(])6[(drrrrdrrrr。解2“截面法”1.画出。如图:由rzrz及26围成。2.]6,2[]2,0[]6,0[z211由z=r与z=2围成;]2,0[z,zD:zr1:20020zzr2由z=2与z=26r围成;]6,2[z,zD:zr62:626020zzr3.计算zdv=20621212][][zzDDdzrdrdzdzrdrdzzdvzdv2062236222026220392)6(])6([)]([21dzzzdzzdz...

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