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