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重积分总结

下一节:平面曲线弧长

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重积分总结课程教案、知识点、字幕

同学 你好

欢迎来到中国大学先修课

《多元微积分》MOOC课堂

我是中国科大

微积分老师 宣本金

网上人称“笨笨熊”老师

本讲 我们来对

多元函数的重积分做一个总结

在本章里

我们将一元函数的定积分

升级拓展到多元函数情形

探究了多元函数的重积分

在一元微积分中

我们从曲边梯形的面积和变力沿直线做功

等几何和物理具体问题出发

抽象出一元函数的定积分

定积分的定义

是通过分割 近似 求和与取极限

这四步完成的

从这个定义过程中

可以看出

定积分是有限和加上极限的过程

因此 定积分具有一些

从有限和与极限过程所满足的性质

有关定积分存在性的判定

简单地说

有界闭区间上的连续函数

一定可积

定积分的性质可以帮助计算定积分的值

一元微积分的研究对象是一元函数

多元微积分的研究对象是多元函数

对于积分学

就是将一元函数的定积分

升级到多元函数的重积分

在本章学习过程中

我们首先将一元函数的定积分

推广到二元函数的二重积分

再推广到三元函数的三重积分

在一元微积分中

我们从曲边梯形的面积和变力

沿直线做功等几何和物理的具体问题出发

抽象出一元函数的定积分

而对于二元函数

我们从曲顶柱体体积的计算出发

抽象出二元函数的二重积分

对于三元函数

我们又从空间物体质量的计算出发

抽象出三元函数的三重积分

对于二重积分

我们有直角坐标系 极坐标系

以及一般坐标变换等形式

而对于三重积分

我们有直角坐标系 柱坐标系 球坐标系

以及一般坐标变换等形式

对于坐标系的选取

依赖于积分区域和被积函数的特点

选择合适的坐标系

或者作适当的坐标变换

以及约化为累次积分的计算方案

尽管这些不同点

二重积分和三重积分

与定积分具有哪些共同点

二重积分和三重积分的定义思想

与定积分是高度一致的

都是通过分割 近似 求和与取极限

这四步完成的

其中最为关键的是

对微元的合理近似

什么叫合理的近似

这里面其实也体现出

微积分学的核心思想

略去高阶无穷小量

也就是说

只要误差为高阶无穷小量的近似

才是合理的近似

对于这点 希望结合前面具体的例题

再仔细体会一下

二重积分和三重积分

具有与定积分类似的性质

例如 线性性 对区域的可加性

以及保序性等

这些性质可以将一个较为复杂的积分

约化为若干个相对简单的积分

进行计算

能够利用积分表达的量

本身就具有可加性

例如 弧长 面积和体积等几何量

以及路程 功 质量和转动惯量等物理量

当然 也并不是所有的几何和物理量

都具有可加性

在计算层面

三重积分约化为二重积分

而二重积分又约化为定积分进行计算

在进行约化时

需要理解被积函数

积分区域 以及积分元的变化情况

定积分 二重积分和三重积分

分别表达平直的数轴上区间

和平面上的区域

以及空间中的区域

所表现出来的差异

仅是维数上的不同

因此 可以认为

这些看起来形式不同的积分

其实是同一个概念

在不同维数上的表现而已

除了直线 平面和空间等平直情况

有时 我们需要考虑

弯曲的曲线与曲面上的积分

有关曲线与曲面上的积分

就是下一章内容了

多元微积分(先修课)课程列表:

第一章 空间解析几何与向量代数

-第一节 空间直角坐标系

--平面初等几何

--平面解析几何

--空间直角坐标系

--空间图形与方程

-第一节 空间直角坐标系--作业

-第二节 空间向量及其运算

--向量及其几何表示

--向量的代数表示

--向量的数量积

--数量积的应用

--平面方程及其应用

--向量的向量积

--向量积的应用

-第二节 空间向量及其运算--作业

-第三节 空间解析几何

--空间直线与曲线方程

--空间曲面方程

--柱坐标系与球坐标系

-第三节 空间解析几何--作业

第二章 多元函数的极限理论

-第一节 多元函数

--平面点集及其分类

--多元函数

-第一节 多元函数--作业

-第二节 多元函数的极限

--二重极限的定义

--二重极限的性质

--二重极限的计算

-第二节 多元函数的极限--作业

-第三节 多元函数的连续性

--多元函数的连续性

--多元连续函数的性质

-第三节 多元函数的连续性--作业

第三章 多元函数的微分及其应用

-第一节 偏导数与方向导数

--多元函数的一阶偏导数

--多元函数的高阶偏导数

--多元函数的方向导数

-第一节 偏导数与方向导数--作业

-第二节 多元函数的一阶可微性

--多元函数的可微性与全微分

--多元函数可微性的判定

--多元可微函数全微分的性质

--全微分与偏导数的计算

--隐式函数的可微性与偏导数

-第二节 多元函数的一阶可微性--作业

-第三节 一阶微分的应用

--多元可微函数的梯度

--多元函数梯度的应用

--参数曲面的切平面与法向量

--空间曲线的切线与法平面

--多元函数的近似计算与误差估计

-第三节 一阶微分的应用--作业

-第四节 多元函数的高阶可微性

--高阶混合偏导数的克莱罗定理

--高阶可微性与高阶微分

--多元函数的泰勒多项式展开

--多元函数的最值与极值

--多元函数极值的计算

--多元函数最值的计算

-第四节 多元函数的高阶可微性--作业

-多元微分学总结

--多元微分学总结

第四章 重积分及其应用

-第一节 直角坐标系下的二重积分

--矩形区域上的二重积分

--矩形区域上二重积分的计算

--非矩形区域上的二重积分

--非矩形区域上二重积分的计算

-第一节 直角坐标系下的二重积分--作业

-第二节 二重积分的计算

--极坐标系下的二重积分

--二重积分的换元法

--二重积分计算举例

-第二节 二重积分的计算--作业

-第三节 二重积分的应用

--二重积分的几何应用

--二重积分的物理应用

-第三节 二重积分的应用--作业

-第四节 直角坐标系下的三重积分

--箱型区域上的三重积分

--非箱型区域上的三重积分

--三重积分计算举例

-第四节 直角坐标系下的三重积分--作业

-第五节 其它坐标系下的三重积分

--柱坐标系下的三重积分

--球坐标系下的三重积分

-第五节 其它坐标系下的三重积分--作业

-第六节 三重积分的计算与应用

--三重积分的换元法

--三重积分应用举例

-重积分总结

--重积分总结

第五章 曲线曲面积分及其应用

-第一节 第一型曲线积分及其应用

--平面曲线弧长

--空间曲线的弧长与质量

--第一型曲线积分的定义与性质

--第一型曲线积分的计算

--第一型曲线积分的应用

-第一节 第一型曲线积分及其应用--作业

-第二节 第一型曲面积分及其应用

--曲面的面积

--第一型曲面积分的定义

--第一型曲面积分的计算

--第一型曲面积分的应用

-第二节 第一型曲面积分及其应用--作业

-曲线曲面积分总结

--曲线曲面积分总结

重积分总结笔记与讨论

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