Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Matematika_1.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
3.09 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

166

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 4S1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

t

3a cos

2

t ( sin t) dt

 

 

 

y(t) x

(t) dt

4 a sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12a2

sin 4 t cos2 t dt 12a2

sin 2 t sin 2 t cos2 t dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

sin 2 2t

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

12a

2

1 cos 2t

 

dt

3

a

2

 

 

2

2t

 

 

 

 

 

2

2t cos 2t dt

 

J .

 

 

 

 

2

 

 

4

2

 

 

sin

 

dt sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2t dt

1

 

1

cos 4t dt

 

1

 

 

 

 

sin 4t

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

2

 

2

t

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u sin t,

du cos 2t 2dt,

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

2t cos 2t dt

 

 

 

 

 

1

 

2

du 0 .

 

sin

 

 

t 0 u 0,

 

 

t 2 u 0

 

2

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

J

3

a

2

 

 

 

3a2

 

(кв.ед.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2

Вычисление площади в полярных координатах

 

 

Пусть дан криволинейный сектор OAB , ограниченный радиусами-

векторами OA и OB , и кривой, уравнение которой задано в полярных коор-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

динатах

 

( )

(рис. 5.9). При

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этом предположим, что ( ) не-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ai M

 

 

 

 

 

 

прерывная на [ ; ] функция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ai 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть радиус-вектор OA об-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разует с осью l

угол , а радиус-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

вектор OB – угол . Разобьем угол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OAB на части с помощью лучей,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выходящих из полюса

O и обра-

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

зующих с полярной осью углы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 n 1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обозначим 0

и n .

 

Обозначим точки пересечения лучей с кривой через A1 ,

A2 , …,

An 1 . Криво-

линейный сектор OAB разобьется на n малых криволинейных секторов

AOA1 , A1OA2 , …, An 1OB . Углы AOA1 , A1OA2 , …,

An 1OB соответственно

равны 1

1 0 ,

2 2

1 , …,

n n n 1 . Если обозначить че-

167

рез S площадь всего криволинейного сектора, а через Si – площадь малого криволинейного сектора, ограниченного лучами OAi 1 и OAi , то

 

n

 

 

S Si .

(4)

 

i 1

 

Далее поступим следующим~образом.~Внутри каждого малого сектора

Ai 1OAi

проведем луч под углом i ( i 1 i i ). Точку пересечения этого

луча с кривой обозначим через M i . Тогда OM i ( ~i ) i . Заменим теперь каждый малый криволинейный сектор Ai 1OAi круговым сектором с центром в точке O радиуса i . Площадь каждого такого кругового сектора равна

12 i2 i и дает приближенное значение площади соответствующего криво-

линейного сектора. Таким образом, имеем Si 12 i2 i . Тогда

n

 

 

 

S 1

i2 i .

(5)

i 1

2

 

 

Точность этого приближенного равенства повышается с уменьшением i .

Поэтому точное значение площади S криволинейного сектора получится как предел площади фигуры, составленной из круговых секторов, при условии, что все i 0 . Таким образом,

 

n

 

 

S lim

1

i2 i .

i 0

i 1

2

 

Т.к. правая часть (5) есть интегральная сумма для непрерывной функции

1

2 ( ) , то ее предел есть определенный интеграл, т.е.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

1

 

 

2

( ) d .

 

 

(6)

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 cos , 1

 

Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями

(вне круга 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Линия

2 cos представляет

собой смещенную

окружность

 

3

 

( 0

 

cos 0

 

 

2 2 );

 

 

 

линия

 

1 – окружность радиуса 1 с цен-

 

 

 

тром в полюсе (рис. 5.10). Найдем точки пе-

O

1

2 l

ресечения линий:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 cos ,

 

2 cos 1

 

 

 

.

 

 

 

 

1,

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]