Алгоритм вычисления двойного интеграла
Алгоритм вычисления двойного интеграла
Область на плоскости назовем простой областью:
1) (относительно оси ) если она ограничена сверху линией
, снизу
(функции
и
непрерывны) и с боков отрезками прямых
и
(рис. 4); в частных случаях один из этих отрезков (или оба вместе) могут превратиться в точку (рис.5);
2) (относительно оси ) если она ограничена слева линией
, справа
(функции
и
непрерывны) и сверху и снизу отрезками прямых
и
(рис. 6, 7).
Тогда имеет место формула перехода от двойного интеграла к повторному
, (3.8)
где -простая область относительно оси
;
, (3.9)
где -простая область относительно оси
.
Заметим, что в случае вычисления объема цилиндрических тел интеграл
дает площадь
поперечного сечения нашего тела (рис.8), следовательно, весь объем
будет
(3.10)
Используя формулы (3.2) и (3.7) получим формулу для вычисления массы материальной двумерной пластинки , если известна её плотность
(3.11)
Наиболее простой вид формулы (3.8) и (3.9) принимают в случае прямоугольной области
, ограниченной прямыми
,
,
,
(рис.9):
. (3.12)
Следует заметить, что если область не является простой областью, то ее разбивают на конечное число простых областей
,
, …,
и при вычислении двойного интеграла по области
используют третье свойство двойного интеграла.
Образцы решения задач
Пример 1. Вычислить двойной интеграл ,
если область ограничена параболами и
(рис.10).
Решение. Область ( см. рис.10) – простая (вида 1). Она ограничена снизу кривой
, сверху – кривой
, т. е.
или
(перед радикалом ставим только знак “+”, так как область
находится в I квадранте, где
); при любом фиксированном значении
из отрезка
меняется от
до
. Поэтому по формуле (3.9) при
имеем