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三重积分的计算:例题(2)

下一节:空间坐标变换

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三重积分的计算:例题(2)课程教案、知识点、字幕

好 我们再来看一道例题

三重积分的例题

我们要求在Ω区域中的

y+z被积函数dxdydz

其中这个Ω区域是这么一个区域

(x,y,z) x方除以a方加上

y方除以b方加上z方除以c方小于等于一

z是大于等于零的

那么我们可以看一下

这个区域实际上就是上半椭球区域

xyz 这是一个上半椭球区域

那么上半椭球区域我们知道

前后 左右都是对称的

所以这个上半椭球区域左右是对称的

因为它只有半个椭球下面没有

如果有下面的话上下还对称

只有半个椭球 但左右是对称的

y这个函数很显然关于y是个奇函数

左右对称又是一个奇函数

所以我们可以得到

Ω区域中y这个函数的积分一定是等于零

我们就用到了对称性和奇偶性的性质

尤其是奇函数是不需要算的

它一定是等于零的

所以我们原来的积分我把它叫做I

那么这个积分就可以写成是

在Ω区域中zdxdydz

Ω区域在xy平面上的投影

我们把它叫做Dxy

实际上就是下面这个

Dxy就是一个椭圆

x方除以a方加上y方除以b方小于等于一

就是这么一个椭圆

在Dxy这个区域上任意找一点

找一条平行于z轴的一条线

你可以发现

在z等于零是不是就进去了

在某一个点是不是就出来了

这个出来的那个点正好是椭球面

就是x方除以a方加上

y方除以b方加上z方除以c方等于一

其中z是大于等于零的

所以我们可以直接把它转化为一个

Dxy也就是一个椭圆上的二重积分

以及从下限 小的那个进去的那个地方不就是零么

出来的地方是椭球面

所以进去的是零

椭球面 出来的地方

z就是等于c乘上根号一减x方除以a方减y方除以b方zdz

然后先做一次积分

这个函数很简单

原函数是二分之z平方加c

所以就等于Dxy这个区域上dxdy

被积函数是二分之一z的平方

下限是z等于零

上限是z等于c乘上根号一减x方除以a方减y方除以b方

上限下限朝里面一代

就变成了下面这个二重积分

在Dxy这个区域上

那么二分之一c的平方一减x方除以a方减y方除以b方dxdy

二分之c的平方是个常数

拿出去之后 那么我们来看看

这就是变成了一个椭圆域上的二重积分

那么对于这么一个椭圆域

我们知道最简单的就是椭圆坐标系

x就等于ρrocosφ

y就等于ρrosinφ

而且我们还知道一件事情 可以更加简单

二分之c的平方拿出来之后

你会发现 里面那个函数

被积函数是一减x平方减y平方

关于x和y是不是都是偶函数

椭圆域我们可以画一下

一个椭圆域 上下 这是x轴这是y轴

上下左右都是对称的

所以它实际上等于四倍的在D1区域积分

一减x方除以a方减y方除以b方积分 dxdy

其中这个D1是四分之一的椭圆域

又用了对称性

所以一用对称性之后

你会发现这个积分

I就可以写成二倍的c平方乘上在D1这区域

一减x方除以a方减y方除以b方的dxdy

那么φ的变化范围是从零到二分之π

因为我们知道是第一象限的部分

是四分之一的椭圆

ρ的变化范围当然是从零到一

所以等于两倍的c平方

零到二分之πdφ

ρ的变化范围从零到一

然后被积函数

一减去 我们把x平方代进去y平方代进去

实际上一减去ρ的平方

还有一个问题

就是面积元素它的比例关系

原来我们算过 abρdρ

那我们又可以发现了

这个积分 先做的那个积分

实际上上下限跟φ没关系

被积函数也是个跟φ没关系

所以它是个常数

那既然是个常数

二倍的c平方乘上二分之π

再乘上零到一 一减去ρ的平方abρdρ

等于 我们当然不难计算 因为它是一个多项式

最后的结论呢

等于四分之πabc的平方

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

三重积分的计算:例题(2)笔记与讨论

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