Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекция 26.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
15.08.2019
Размер:
519.68 Кб
Скачать

Свойства двукратных интегралов.

Если стандартную в направлении оси область разбить на две области и прямой, параллельной оси или оси , то двукратный интеграл по области будет равен сумме таких же интегралов по области и , то есть:

(Оценка двукратного интеграла). Пусть и - наименьшее и наибольшее значение функции в области Обозначим через площадь области Тогда имеет место соотношение

(Теорема о среднем) Двукратный интеграл от непрерывной функции по области с площадью равен произведению площади на значение функции в некоторой точке области , то есть:

Теорема:

Двойной интеграл от непрерывной функции по стандартной области равен двукратному интегралу от

1) Область разобьем прямыми, параллельными осям координат на правильных (прямоугольных) областей:

2) По свойству : (2)

3) По свойству (теорема о среднем) каждое слагаемое справа преобразуем:

4) Тогда (2) примет вид: , где - некоторая точка области

Справа стоит интегральная сумма для по области По теореме о существовании двойного интеграла следует: или

Изменение порядка интегрирования в двукратном интеграле.

Рассмотрим

Изменение порядка интегрирования означает преобразование данного двукратного интеграла к такому, в котором внутренний интеграл считается по переменной а внешний по .Эту задачу в некоторой степени можно считать обратной для той, которая решалась раньше. Там по заданной области находились пределы интегрирования двукратного интеграла. Здесь по пределам двукратного интеграла следует восстановить область , а затем записать двукратный интеграл по с другим порядком интегрирования.

Пример 2 Изменить порядок интегрирования .

Решение:

Здесь область интегрирования ограничена прямыми Она представляет собой трапецию.

При интегрировании в другом порядке, вначале по , необходимо разбить область прямой , параллельной , на две части, так как нижняя линия граница этой области состоит из двух частей и , которые имеют различные уравнения: Вследствие этого и интеграл при изменении порядка интегрирования будет равен сумме двух интегралов:

Вычисление двойного интеграла сводится к последовательному вычислению двух обыкновенных определенных интегралов (двукратное интегрирование).

Геометрический смысл двойного интеграла.

Пусть область - простая односвязная область на плоскости . Пусть .

Геометрически определяет объем цилиндрического тела, в основании которого находится область , боковой поверхностью является цилиндрическая поверхность, образующие которой параллельны оси , которая сверху ограничена поверхностью .

Замена переменных в двойном интеграле.

Пусть в плоскости дана область D, ограниченная линией L. Предположим, что координаты и являются функциями новых переменных U и V;

х = , = (1)

Формулы (1) устанавливают взаимно-однозначное соответствие между точками области D и ( плоскость OUV).

Пусть в области D задана непрерывная функция z = f(x,y)

Каждому значению функции z = f(x,y) в области D соответствует то же самое значение функции z =F(U,V) в области , где Рассмотрим интегральные суммы от функции по области . Очевидно, имеет место следующее равенство: (2)

Вычислим , то есть площадь криволинейного четырехугольника в плоскости (Рис1).

Определим координаты его вершин:

(3)

При вычислении площади криволинейного четырехугольника будем считать линии попарно параллельно прямыми; кроме того приращения функций будем заменять соответствующими дифференциалами. Таким образом, мы будем пренебрегать бесконечное множество Тогда формулы (3) будут иметь вид:

(4)

При сделанных допущениях криволинейный треугольный четырехугольник можно рассматривать как параллелограмм. Его площадь приближенно равна удвоенной площади и находится по формуле аналитической геометрии:

- функциональный определитель(Якобиан)

Тогда на основании (2)

Переходя к пределу при получим такое равенство: (5)

Эта формула преобразования координат в двойном интеграле.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]