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 > 空间柱坐标系例题(1)
好 我们用一下柱坐标系来解决这么一个问题
Ω是这么一个区域 (x,y,z)直角坐标系下
x减R的平方加上y的平方小于等于R的平方
z大于等于零 小于等于H H是常数
我们要在柱坐标系下
把这么一个Ω中的三重积分
化成在柱坐标系下的三次积分
好我们先来看看
在柱坐标系下
Ω这个区域是如何表示
我们先画一下图
x轴 因为是一个右手坐标系
所以y轴是朝里的
这是z轴
这是一个圆柱
高度是H
我们来看看这个圆柱
在柱坐标系下是如何表示
那么圆柱面方程是x方加上y方减去
两倍的Rx等于零 这就是圆柱面
我们把平方打开 R平方R平方消掉
就是它
那么柱坐标变换我们知道
x就等于ρcosφ
y就等于ρsinφ
z就等于z
我们把x等于ρcosφ
y等于ρsinφ代进去之后
实际上就是ρ的平方等于
两倍的Rρ乘上cosφ
我们知道ρ是等于零的
所以柱面的方程就是
ρ等于两倍的Rcosφ
这就是柱面的方程
那么Ω这个区域在柱坐标系下是如何表示的
(ρ,φ,z)z当然还是大于等于零小于等于H
这是没有变
φ变化是什么
φ实际上是个夹角
这个夹角从几何上来看
这个夹角不就是从这到那么
所以它正好是从负的二分之π
到正的二分之π
φ是大于等于负的二分之π
小于等于正的二分之π
ρ的变化范围
我随便在正负二分之π找一个射线
从零出来到边界线就出去了
所以ρ的范围就从零到边界
边界是什么东西
这条就是边界
所以ρ的范围是大于等于零
小于等于两倍的Rcosφ
这就是我们Ω区域在
柱坐标系下的一种表达形式
那么我们原来的积分就可以得到了
在直角坐标系下原来的Ω区域
f(x,y,z)dxdydz
可以写成一个新的区域上
这个新的区域我们来看看
z是从零到H上的积分dz
φ是从负的二分之π到
正的二分之πdφ
ρ的变化范围是从零
到两倍的Rcosφ
被积函数是一个复合函数
f(ρcosφ,ρsinφ,z)dρ
要注意 这里有一个
乘上它们体积的体积微元
它们的比例因子
我们原来上过柱坐标系下的比例因子是ρ
所以我们可以把原来的一个
直角坐标系下的三重积分
改写成柱坐标系下的三次积分
当然 毫无疑问
在这个三次积分里面
我们也可以重新改写一下
从负的二分之π到二分之πdφ
从零到Hdz
这当然交换顺序是合法的
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--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
-第四节 多元函数的微分法
--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
--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
--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
-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
-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