二重積分

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二重積分是二元函數在空間上的積分,與定積分類似,目標是求某種特定形式的和的極限。

定積分利用許多矩形的面積和近似曲邊梯形的面積:

二重積分利用許多平頂柱體的體積之和近似曲頂柱體體積:

  • 引理簡述

由於篇幅有限,不能詳細證明下面的引理,如果您能自行證明,那麼可以到此處領取小紅花一朵。如果不能自行證明且對此有所懷疑,那麼請努力相信。

並不打算證明的引理:設 fleft( x,y 
ight) 在有界閉區域 D 上可積,變換 T:x=xleft( u,v 
ight),y=yleft( u,v 
ight) 將平面 uv 由按段光滑封閉曲線所圍成的閉區域 Delta 一對一地映成 xy 平面上的閉區域 D ,函數 x=xleft( u,v 
ight),y=yleft( u,v 
ight)Delta 內分別具有一階連續偏導數且它們的函數行列式:

  • 簡單的栗子

1. 簡化被積函數

2. 簡化積分區域

  • 極坐標 × 二重積分

直觀的體會一下極坐標魔法:

  • 例子

召喚維維安尼(Viviani)體!

維維安尼曲線是一個半徑為R的球面與一個經過球面的一條直徑,且半徑為R/2的圓柱面相交而成的空間曲線(如圖),它是以義大利數學家維維安尼的名字命名的曲線。

動態版:

那麼問題來了,球體 x^{2}+y^{2}+z^{2}preceq R^{2} 被圓柱面 x^{2}+y^{2} = Rx 所割下部分,即維維安尼( Viviani )體的體積是多少?

這裡直接給出答案~


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