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直角坐标系

下一节:三重积分的计算:例题(1)

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直角坐标系课程教案、知识点、字幕

好 我们现在来看一下

一个三重积分如何是化成累次积分的

化成累次积分

在直角坐标系下考虑问题

我们来看一下

Ω是一个空间中的一个空间有界区域

闭区域

如果说Ω这个区域

可以表示成这种形式

(x,y)是在平面上某一个区域上的点

z是大于等于z1(x,y)

小于等于z2(x,y)

我们来看看是怎么理解这件事情

我们把Ω这个区域

朝(x,y)平面上做投影

投影下来你会发现

这有一个投影区域

我们把这个投影区域叫做Dxy

我在投影区域上随便找一个点

沿着平行z轴方向上走

是不是就有一条线

进了Ω 然后在Ω里面穿行

再有一个点是不是就出来了

我们把进去的那个点叫做z等于z1(x,y)

把出来的那个点叫做z等于z2(x,y)

那这时候 也就是说我们把

Ω区域的外边界面

分成了下半部和上半部

下半部叫做z1

上半部叫做z2

给了一点朝上一走

是不是总是有一个点

小的z是进去 大的z是出来

那么这个就是Ω区域

显然这种Ω区域看上去还简单一点

至少有一件事情

就是里面不能有洞的

如果说你发现里面有洞的话

你会发现有一个进去的

在洞里面是不是就出Ω区域

然后还有一个进去的

再有一个出来的

有很多很多进去

很多很多出来的

如果说发现是有洞的怎么办

我们知道 三重积分关于积分区域

具有可加性

我们可以通过一些分割

把这个积分区域变得简单

在每一小部分

都满足这种形式的区域

我们就可以来计算了

所以一旦Ω是一个简单的区域

就是用这种形式来表示

那么我们可以证明

一个三重积分Ωf(x,y,z)dxdydz

可以写成下面那种形式的累次积分

Dxy dxdy 然后下限是z1(x,y)小的

上限是z2(x,y)

f(x,y,z)dz

这是一个累次积分

一共是两次积分

第一次积分是里面那个定积分

第二次积分是外面的二重积分

那么在做定积分的时候

把x和y都看成是常数

只有z一个变量

对z的一个定积分

这个当然就是定积分的问题

我们是会的

做完一次定积分之后

那么这个积分的结果就是x y的一个函数

我们把这个x y的函数放到二重积分

二重积分我们已经学过了

这个我们也已经是会的

所以这样的话就达到了我们的目的

就是把一个我们新引进的三重积分

变成了我们会的两个积分

一个是定积分

一个是二重积分 累次积分

如果你再要做计算

那么你可以发现这个二重积分

实际上就是两个定积分的累次积分

如果说Dxy这个区域又可以写成

平面上(x,y) x大于等于a小于等于b

y小于等于y2(x)大于等于y1(x)

那么这个时候我们三重积分

Ω中的三重积分f(x,y,z)dxdydz

就可以表示成三次积分的累次积分

从a到b dx

从y1(x)到y2(x)dy

从z1(x,y)到z2(x,y)f(x,y,z)dz

那么这就是三个定积分的累次积分

我们做一个积分

再做一个定积分

最后再做一个定积分

最后我们可以得到我们想要的

三重积分的数值

如果说我的积分区域再稍微改写一下

变成这个样子

直角坐标系下 xyz Ω区域

如果这个Ω区域可以写成

下面那种形式

那么z大于等于c小于等于d

那么(x,y)属于Dz

那么这个区域是什么样的一种区域

我们把Ω区域

刚才我们是先朝xy平面上做投影

得到的Dxy

我们先不做这个投影

我把Ω区域朝z轴上做投影

这是一个立体的

所以投影是这么一个过程

朝z轴上做投影

这时候我们在z轴上得到c d两个点

c小于等于d

我在z属于(c,d)的任意一点

我随便找一个点

我切一刀下去

最后你可以发现

Ω中是不是切出一个平面 切下来

我们把这个切出来的区域把它记成Dz

也就是说Dz实际上是这个平面

在xy平面上的投影

所以相对于Ω区域

先在z轴上做一个投影

给出上限是d下限是c

然后你在c d之间随便找一个点 切下来

得到的这么一个区域

你会发现这么一件事情

Dz实际上是这个区域的形状和大小

与z是有关的

我们给一个很简单的例子

大家看一下这个区域

我们画一个简单的图像

就是一个球

很简单

一个球朝z轴上的投影

如果是x方加y方加z方小于等于1

这个一投影是不是就是正1

这下面呢 是不是就是负1

负一到正一

我在负一到正一这个范围里

我随便切一刀 切下去之后

那么你会发现这一刀一切的话

这个区域在xy平面上的投影

我们把它叫做Dz

你可以发现随着z的取值不一样

这个圆的大小一定在改变

你看 当z取零的时候是不是圆是最大的

半径是1

慢慢上去 这个圆Dz是不是慢慢小了

到z等于正一的话那个半径就是零了

那个圆就不存在就是一个点了

再朝外走当然就不会有了

所以Dz实际上是一个xy平面上的区域

它是跟z的取值是有关系的

不同的z Dz是不一样的

如果说这个Ω可以写成这个样子

那么我们这个三重积分Ω区域中的

f(x,y,z)dxdydz

就可以写成

从c到d上的积分dz

要注意积分写在前面的是最后做的那个积分

然后是在Dz上f(x,y,z)dxdy

变成一个二重积分

和一个定积分的累次积分

如果说你把这个二重积分再写开

实际上可以写成两个定积分的累次积分

这样的话实际最后

还是三个定积分的累次积分

那么如果说一个Ω区域

既可以表达成这种形状的区域

又可以表达成这种形状的区域

那么这时候这两个积分

实际上是应该相等的

这个一相等

实际上就是我们原来提过的那个问题

就是三次积分的

交换积分顺序的问题

那么这当然相对来讲是比较困难的

所以我们不准备做更深入的展开讨论

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-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

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-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

-第四节 多元函数的微分法

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--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

--梯度向量的概念与计算

-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

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--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)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-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

--极值点的概念和必要条件

--极值点的判别法

--极值问题举例

-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

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-第一节 二重积分的概念和性质

--二重重积分引入

--二重积分定义

--二重积分性质

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-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

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-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

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--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

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-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

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-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

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-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

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-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

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-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

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-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

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--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

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

直角坐标系笔记与讨论

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