当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第三章重积分 > 第一节 二重积分的概念和性质 > 关于二重积分性质的例题
好我们来看一下这么一道例题
在D区域上y的三次方
加上根号x平方加上y平方的二重积分
dx dy 其中呢 D区域呢是这么一个区域
x y x平方加y平方小于等于1
D呢是一个圆域
要求它的估值 来估计它的大小
那我们来看看
实际上我们以后会算的话
这个积分值是可以算出来的
我们来看看 由于线性性我们可以知道
原来在D区域上y的三次方
加上根号x平方加上y平方
这个和的函数的二重积分
因为线性性可以写成
在D区域上y三次方的二重积分
加上在D区域上根号x平方
加上y平方的这么一个二重积分
这是我们用了线性性
我们来看看第一个积分
D区域上y的三次方dx dy这个积分
我们来看看D区域是一个圆
所以呢是上下对称的
关于y轴 关于x轴
然后呢 y这个三次方这个函数呢
关于y这个变量呢是奇函数
当然很显然呢
所以由对称性质告诉我们
这个积分就是等于零
那我们来看看第二个积分
我们怎么样来给它估值
我们知道 在D这个区域就是x y
x平方加上y平方小于等于1
在D区域上被积函数x平方加上y平方
本身就是 开根号是小于等于1
大于等于零的
所以呢 我们当然知道
在D区域上的x平方加上y平方
这么一个dx dy二重积分呢
一定小于等于在D区域上1的二重积分
大于等于在D区域上0的二重积分
那么前面这个当然这是零小于等于
在D区域上x平方加上y平方的二重积分
小于等于1的积分 就是面积
圆的面积呢是pi
所以尽管我们没有详细
去算这么一个二重积分
但是呢我们可以估计出
这个二重积分的积分值
是在0到pi之间的
那么你再加上前面那个
积分就等于零 奇偶性告诉我们
所以呢 它的积分值就在零和pi之间
好我们再来看一道例题
f(x,y)呢是一个二元函数
在D这么一个平面上的有界的区域中
是一个连续函数
f(x,y)呢是大于等于零
x y属于D的时候
它是一个大于等于零的一个非负函数
至少存在一点 使得f(x,y)呢在零点
x0 y0这一点的值呢是大于零的
那么这个条件告诉我们
第一 f(x,y)是一个非负函数
第二 f(x,y)又不是一个零函数
则结论 在D区域上f(x,y)的积分
一定是大于零的
我们来证明这件事情
我们知道 连续函数在一点函数值大于零
实际上就意味着在附近
有一片函数值都应该是大于零
所以呢根据连续函数的定义 我们讲过
连续函数就是对于任意的ε大于零
存在着一个δ大于零
只要x y这一点 和x0 y0这一点的
它们之间的模或者说距离
小于δ的话
就有f(x,y)减去f x0 y0小于ε
在我们回过头去看一下
二元函数连续性的时候 给我们的定义
那么现在我们可以取ε
取ε等于什么东西呢
ε就等于二分之一的f x0 y0
我们知道f x0 y0是大于零的一个常数
所以二分之f x0 y0呢
一定是一个大于零的常数
对于这个ε呢
同样我可以存在一个δ大于零
使得只要x y和x0 y0
它们的距离小于δ的时候呢
那么我们可以知道f x y它一定满足
小于f x0 y0加上ε
大于f x0 y0减去ε
也就把这个绝对值不等式我们把它打开来
所以呢我们知道 一定大于f x0 y0减去ε
这个ε呢 就是二分之f x0 y0
那也就等于二分之f x0 y0
所以我们现在发现
我如果说我做一个记号
D1这个区域 就是x y
使得x y减去x0 y0小于δ这个区域
假如说我们不妨假设这个δ取得足够小
使得这个区域呢是包含在D区域内
那么这样的话 我们就可以知道
原来在D区域上f(x,y)的积分
我们可以根据 二重积分关于区域的可加性
我们可以把它写成两部分
第一部分呢
就是在D1这个区域上的f(x,y)的积分
再加上第二部分呢
就是D这个区域把D1这个区域刨掉之后
构成这个区域的f(x,y)的二重积分
我们不妨把这个呢叫做D1
我们把这个值呢叫做D2
我们先来看看D1这个值
D1这个值 一定是根据保序性啊
在D1这个区域中 D1这个区域中
f(x,y)是大于二分之x0 y0的
那么根据保序性 它一定大于等于
在D1这个区域中二分之f x0 y0 dx dy
这个值呢 也就是等于二分之f x0 y0
乘上D1这个区域的面积
那么D1这个区域的面积 就是pi δ平方
这是一个大于零的有理数
第二部分等于积分
那么我们知道这个第二部分
f(x,y)在这个区域中
当然始终是大于等于零的
因为我们条件告诉我们f(x,y)
在整个一个D区域中大于等于零
所以呢 在D减去D1这个区域中呢
f(x,y)仍然是大于等于零
所以这个第二部分的它的这个积分呢
无论如何都有大于等于零
所以我们可以知道 我们原来在D区域上
f(x,y) dx dy一定是大于零
那么作为这个例子的一个引申
我们再来看看另外一件事情
我们稍微引申一下 我们来看一下
如果说f还是在D区域中是连续函数
C呢表示连续 如果说 在D区域中
f的平方x y它的二重积分是等于零的
可以得到什么结论呢
唯一的一个结论
就是f(x,y)就是恒等于零的
x y属于D区域中
也就是说f(x,y)如果是一个连续函数
它的平方的积分
我们知道平方这个函数式
一定是大于等于零的
所以满足这个性质
如果说平方的积分要是等于零的话
那么我们可以得到的唯一的结论就是
这个函数只能是在D区域中
只有一个函数可以做到 就是零函数
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
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--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
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--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
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-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
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--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题