当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第三章重积分 > 第四节 三重积分 > 空间坐标变换
好 我们接着三重积分的计算
那么现在我们要讲的就是坐标变换的问题
坐标变换的影响
在三维空间中
我们最熟悉的坐标系就是直角坐标系
但是三维空间也有它的坐标变换
三维空间中的一个坐标变换
就是这么一个函数
x等于x(r,s,t)
y是关于(r,s,t)的函数
z也是关于(r,s,t)的函数
我们给一个范围
那么它又构成一个坐标变换
必须是有逆映射
要有逆映射就需要满足条件
就是(x,y,z)关于(r,s,t)的Jacobi行列式不等于零
实际上这个条件就说明了这个变换是可逆的
也就是相当于给出(r,s,t)
当然很显然可以算出(x,y,z)
反过来如果给出(x,y,z)
可以由一组唯一的(r,s,t)和它对应
那么这才是坐标变换所要求的
在这个条件下
我们把这个公式叫做坐标变换公式
我们现在很关心的是
这么一个坐标变换公式
对一个三重积分的影响
Ω区域上f(x,y,z)dxdydz
对三重积分的影响
一个三重积分 我们知道
有这么几个因素
第一个因素 被积函数
跟二重积分一样
被积函数就把它变成f
x是(r,s,t)的函数
y也是关于(r,s,t)的函数
z也是关于(r,s,t)的函数
变成一个复合函数
就跟三重积分一样
Ω区域也应该做出相应的改变
变成Ω*
这个东西我们没法讨论
因为它取决于Ω到底是什么样的区域
取决于坐标变换是什么类型的变换
所以我们没有一般的方法来讨论
还有一件事情 就是体积元素
dxdydz体积微元
它也会经过相应的变换
变成drdsdt
这个是什么东西
这个我们很关心的
前面的比例因子是什么东西
那么结论跟二重积分一样
就是dxdydz可以写成
(x,y,z)关于(r,s,t)的
Jacobi行列式的绝对值drdsdt
这是一个绝对值
那么这个证明的过程
实际上跟二重积分也类似
所以呢 在这就不再具体去证明了
有了这个结论之后
我们可以知道原来的三重积分
Ω f(x,y,z)dxdydz
就变成了一个新的区域Ω*中的复合函数
x是(r,s,t)的函数
y是关于(r,s,t)的函数
z是关于(r,s,t)的函数
乘上(x,y,z)关于(r,s,t)的
Jacobi行列式的绝对值drdsdt
这一个就是三重积分
在我们这么一个变量代换下
或者说新的坐标系下
也就是说直角坐标系的三重积分
变成了一个新的坐标系下的一个三重积分
证明的方法也差不多
所有的结论跟二重积分也差不多
你看被积函数是一个复合函数
积分区域要发生改变
然后体积微元要有一个比例因子
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