二重积分主要知识点
二重积分基础数学资料

用若干个小平 顶柱体体积之 和近似曲顶柱 体的体积,
曲顶柱体的体积
先分割曲顶柱体的底,
积分区域
积分和
被积函数
积分变量
被积表达式
面积元素
2、二重积分的概念
性质1
性质2
(——与定积分有类似的性质)
3、二重积分的性质
性质3
性质4
4、二重积分的几何意义
例 求
,其中区域
为由直线
所围区域。
答案:2
区域的特征,其次需要考虑被积函数
的特点,在积分区域中为二次积分即两个定积分来计算。
例 计算二重积分
其中
区域
一、在直角坐标系下计算
1、积分区域为矩形域
例 计算二重积分
其中
答案:
二重积分的计算 (D是矩形区域)
y
0
x
z
y
a
b
c
d
D
D是矩形区域 [a,b ; c,d]
输出:ans= 3
所围成的区域。
例
解:
X-型
例 计算二重积分
是由直线
所围成的
闭区域。
答案:
例 计算 其中D是由直线
解法1 把D看成X型域,则
y=1, x=2 及 y=x 所围区域.
解法2 把D看成Y型域,则
要将按X型域确定的积分限改为按Y型域确定积分限.为此,应根据定限的方法先将题中所给的积分限还原成平面区域D,然后再按Y型域重新确立积分限,得到二次积分.
第一节 二重积分的概念和性质
1、问题的提出 2、二重积分的概念 3、二重积分的性质 4、二重积分的几何意义
第七章 二重积分
柱体体积=底面积×
二重积分的定义求极限

二重积分的定义求极限摘要:1.二重积分的定义概述2.二重积分与定积分的关系3.二重积分的计算方法4.二重积分的应用5.求极限的方法正文:一、二重积分的定义概述二重积分是一种在空间中对二元函数进行积分的方法,它是对定积分的扩展。
二重积分的定义与定积分类似,都是求解某种特定形式的和的极限。
在二重积分中,我们需要对一个有界闭区域上的有界函数进行积分。
具体来说,设zf(x,y) 为有界闭区域() 上的有界函数,我们将区域() 任意划分成n 个子域(k),其面积记作k(k1,2,3,,n),然后在每一个子域上对函数zf(x,y) 进行积分,最后求得所有子域积分的和的极限。
二、二重积分与定积分的关系二重积分与定积分在形式上有所不同,但在本质上是类似的。
定积分是求解一个函数在某一区间上的累积和,而二重积分则是求解一个函数在某一区域内的累积和。
在求解二重积分时,我们需要将区域划分成更小的子域,并在每个子域上计算函数的积分。
这与定积分的计算方法是相似的,只是在二重积分中,我们需要对更多的子域进行积分。
三、二重积分的计算方法求解二重积分的方法可以分为以下几个步骤:1.确定被积函数zf(x,y) 以及积分区域();2.将积分区域() 任意划分成n 个子域(k),其面积记作k(k1,2,3,,n);3.在每一个子域(k) 上对函数zf(x,y) 进行积分,得到子域(k) 上的积分值;4.求得所有子域(k) 上的积分值的和;5.求得和的极限,即为所求的二重积分值。
四、二重积分的应用二重积分在实际应用中具有广泛的应用价值,例如计算曲面的面积、平面薄片的重心等。
此外,平面区域的二重积分可以推广为在高维空间中的有向曲面上进行积分,称为曲面积分。
五、求极限的方法在求解二重积分时,我们需要求得所有子域(k) 上的积分值的和的极限。
为了求得这个极限,我们可以采用以下方法:1.采用分割法,将积分区域() 划分成越来越小的子域,然后在每个子域上计算函数的积分;2.采用近似法,将函数在某一子域上近似为一个简单的函数,如多项式函数,然后在该子域上计算近似函数的积分;3.采用求和法,将所有子域上的积分值相加,得到一个总和;4.采用取极限法,当子域划分得越来越小,或者近似函数越来越接近原函数时,求得总和的极限,即为所求的二重积分值。
高等数学-二重积分

高等数学-二重积分二重积分作为高等数学的一部分,是积分学的重要内容之一,也是微积分的一个重要分支。
它可以用来求解平面图形的面积、质心、转动惯量等问题,同时也是理解三重积分和曲线积分的基础。
一、二重积分的定义对于平面直角坐标系中一个有界区域D,若在D内存在一个连续函数f(x,y),则在D 上的二重积分值记为:∬Df(x,y)dxdy其中,dxdy表示对于(x,y)在D上的每一个点,都有一个微小的面积dxdy。
通常情况下,积分区域D是一个闭合区域,即被有限多条曲线所包围的区域。
1、线性性若f(x,y)和g(x,y)在D上可积,则对于任意实数a和b,有:∬D[af(x,y)+bg(x,y)]dxdy=a∬Df(x,y)dxdy+b∬Dg(x,y)dxdy2、积分的可加性若D可表示成D1和D2的并集,且D1和D2没有交集,则有:4、积分与面积的关系对于常数函数f(x,y)=1,在D上的二重积分值就是D的面积S。
即有:∬D1dxdy=S1、利用基本公式对于二重积分中的f(x,y),若其为一元函数,则参照一元函数积分的公式进行计算即可。
若其为二元函数,则按照二元函数积分的公式计算。
2、极坐标法当积分区域D具有极轴对称性或者其中的许多边界方程可以转化为极坐标方程时,可以使用极坐标公式来求解。
即有:∬Df(x,y)dxdy=∫θ1θ2dθ∫r1r2f(r,θ)rdr其中,r为极径,θ为极角。
3、换元法当积分区域D无法采用基本公式或者极坐标法求解时,可以采用换元法来简化计算。
具体而言,可以通过将坐标系进行转化,将D映射为一个较为简单的区域,从而进行二重积分的计算。
1、面积计算二重积分可以用来计算平面图形的面积。
对于平面图形D,可设其边界方程为:g1(x)=a, g2(x)=b, h1(y)=c, h2(y)=d则D的面积可以表示为:S=∬Ddxdy=∫a^b∫c^d1dydx2、质心计算x0=∬Dxdxdy/M, y0=∬Dy dxdy/M其中,M为D的面积,x0和y0分别称为D的一阶矩。
二重积分知识点

二重积分知识点一、引言二重积分是高等数学中的重要内容,是对二元函数在有限区域上的积分运算。
二重积分的概念与求解技巧是深入理解、掌握多元函数的必备工具,也为解决实际问题提供了数学方法。
本文将从二重积分的概念、性质、计算方法和应用等方面,全面详细地介绍二重积分的知识点。
二、概念1. 二重积分的定义设f (x,y )在闭区域D 上有定义,D 由有向闭曲线C 围成,且f (x,y )在D 上有界。
若存在数I ,对于任意给定的正数ε,都存在正数δ,使得对于D 内任意满足Δσ<δ的任意分割σ,对应的任意代点ξij ,总有|∑∑f mj=1n i=1(ξij )Δσij −I|<ε则称I 为函数f (x,y )在闭区域D 上的二重积分,记作I =∬f D(x,y )dσ其中,Δσij 表示第(i,j )个小区域的面积,Δσ表示整个区域D 的面积。
2. 二重积分的几何意义二重积分的几何意义是对二元函数在闭区域上的面积进行逐点求和,即将闭区域D 分割成无穷多个小面积区域,并对每个小面积区域上的函数值进行乘积再求和,最终得到二重积分。
三、性质1. 线性性质设闭区域D上有二重积分∬fD(x,y)dσ,若c为常数,则有∬(cf(x,y)) D dσ=c∬fD(x,y)dσ∬(f(x,y)±g(x,y)) D dσ=∬fD(x,y)dσ±∬gD(x,y)dσ2. 区域可加性设闭区域D可分为非重叠的两部分D1和D2,则有∬fD (x,y)dσ=∬fD1(x,y)dσ+∬fD2(x,y)dσ3. Fubini定理(累次积分)设函数f(x,y)在闭区域D上连续,则有∬f D (x,y)dσ=∫(∫fβ(x)α(x)(x,y)dy)badx=∫(∫fδ(y)γ(y)(x,y)dx)dcdy其中,(x,y)∈D,α(x)≤y≤β(x),γ(y)≤x≤δ(y)。
4. 值定理设函数f(x,y)在闭区域D上一致连续,则存在(ξ,η)∈D,使得∬fD (x,y)dσ=f(ξ,η)∬dDσ=f(ξ,η)σ(D)其中,σ(D)表示闭区域D的面积。
高等数学(下册) 二重积分要点总结

2
V f ( x, y )dxdy ;
S xy
求平面薄片质量:在薄片区域上对薄片密度进行积分。 求薄片质心:
x
x 乘以密度的积分 y 乘以密度的积分 ;y 对密度的积分 对密度的积分
求薄片转动惯量:
I x y 2 乘以密度在薄片上积分 I y x 2 乘以密度在薄片上积分
比较:求质量对密度积分;求质心密度乘 x 积分(除质量) ,惯量密度乘 x 2 积分。
f ( 标系 系左右边型:
f ( x, y)dxdy
D
x b
x a
dx
y 2 ( x ) y1 ( x )
f ( x, y )dy
典型题:
极坐标系里 里外边型:
f ( x, y) dx dy
D
d
2 ( ) 1 ( )
区域 D 关于 X 轴对称 被积函数关于 Y 变量是 奇函数
f ( x, y)dxdy
D
0
f ( x , y ) f ( x, y )
四、计算二重积分步骤: 画出积分区域(注意必要时划分区域) 根据区域形式和被积函数形式选择合适的区 域描述 确定累次积分并计算(注意:充分利用区域对称性,函数奇偶性) 五、二重积分的类型题目: 交换积分顺序; 直角坐标和极坐标下积分的互相表示; 重积分的具体计算; 求曲面围成的曲顶柱形的体积:曲顶 z f ( x, y ) ,几何体在 xy 平面投影 S xy ,体积
二重积 积分要点 点总结
1、二重积 积分:二重积 积分性质就 就是一般积分 分性质,6 个性质,重 个 重点前三个 。 2、二重积 积分计算:必 必须掌握,必须算准 区域形式及 及描述 直角坐标系 系上下边型 计算公式
双重定积分知识点总结

双重定积分知识点总结一、双重定积分的定义1. 二元函数在平面直角坐标系中,如果一个函数f(x,y)同时以x,y为自变量,在实数域上取实数值,则称之为二元函数。
2. 阶段性函数如果函数f(x,y)在平面上有定义,且对每一个y确定,f(x,y)作为x的函数是在一定区间上有定义的,则称函数f(x,y)为阶段性函数。
3. 双重积分的概念设在闭平面区域R上有定义非负的阶段性函数f(x,y),则在这个区域上的积分:∬R f(x,y) dxdy称为f(x,y)在R上的双重定积分。
4. 双重积分的几何意义双重积分的几何意义是在平面区域R上,用阶段性函数f(x,y)所确定的柱面的体积。
二、双重积分的性质1. 线性性质设在区域R上有定义非负的阶段性函数f(x,y)和g(x,y),以及实数a和b,则有∬R (af(x,y) + bg(x,y)) dxdy = a∬R f(x,y) dxdy + b∬R g(x,y) dxdy2. 区域分解原理设区域R可以划分成若干个分别不相交的闭区域R1,R2,…,Rn,则有∬R f(x,y) dxdy = ∬R1 f(x,y) dxdy + ∬R2 f(x,y) dxdy + … + ∬Rn f(x,y) dxdy3. 积分的可加性设f(x,y)是R上的阶段性函数,则在R上的二重积分可以分解成两个积分的和:∬R f(x,y) dxdy = ∫[a, b] ( ∫[c, d] f(x,y) dy ) dx4. 积分区域的变化如果将区域R沿着y轴平行地平移h个单位长度,得到的新区域记作R',则有∬R f(x,y) dxdy = ∬R' f(x,y-h) dxdy5. 积分次序的可交换性如果区域R可以表示成闭区间[a, b]和[c, d]的直积区间,则有∬R f(x,y) dxdy = ∫[a, b] ( ∫[c, d] f(x,y) dy ) dx = ∫[c, d] ( ∫[a, b] f(x,y) dx ) dy6. 积分的估值设在区域R上有非负的阶段性函数0 ≤ f(x,y) ≤ M,则有M|A(R)| ≥ ∬R f(x,y) dxdy ≥ m|A(R)|其中,M为f(x,y)在区域R上的最大值,m为f(x,y)在区域R上的最小值,A(R)为平面区域R的面积。
二重积分变换次序

二重积分变换次序摘要:一、二重积分基本概念1.二重积分的定义2.二重积分的性质二、二重积分变换次序1.坐标变换对二重积分的影响2.常用的二重积分变换次序2.1 先积xy,再积yx2.2 先积y,再积x2.3 先积x,再积y三、二重积分变换次序的应用1.实际问题中的例子2.变换次序对结果的影响正文:一、二重积分基本概念二重积分是数学中一种重要的积分形式,它是对二维函数进行积分的一种方法。
给定一个定义域为R的函数f(x, y),我们可以通过分割坐标轴,将二重积分转化为两个一重积分进行求解。
二重积分的性质包括线性性质、保号性、可积性等。
这些性质为我们研究二重积分提供了理论依据。
二、二重积分变换次序在进行二重积分计算时,我们常常需要对被积函数进行坐标变换,以简化计算过程。
变换次序的不同,可能会导致最终的结果不同。
下面我们介绍几种常用的二重积分变换次序。
2.1 先积xy,再积yx这种变换次序适用于被积函数中xy的指数均为1的情况。
例如,对于函数f(x, y) = xy,我们先对x和y分别进行积分,再将两个积分结果相乘,即可得到最终结果。
2.2 先积y,再积x这种变换次序适用于被积函数中y的指数为1,x的指数大于1的情况。
例如,对于函数f(x, y) = xy,我们先对y进行积分,再对x进行积分,最后将两个积分结果相乘,即可得到最终结果。
2.3 先积x,再积y这种变换次序适用于被积函数中x的指数为1,y的指数大于1的情况。
例如,对于函数f(x, y) = yx,我们先对x进行积分,再对y进行积分,最后将两个积分结果相乘,即可得到最终结果。
三、二重积分变换次序的应用在实际问题中,二重积分的变换次序往往需要根据具体情况进行选择。
例如,在求解曲面的面积时,我们通常选择先积xy,再积yx的次序,因为这样可以简化计算过程。
另外,在某些情况下,变换次序的不同可能导致最终结果的不同。
考研二重积分笔记

⼆二重积分知识框架总结⼀一.概念与性质⼆二.计算题⼀一概念与性质1.⼆二重积分的定义(类⽐比定积分)!定义——和的极限"精确定义—(类⽐比定积分)2.⼆二重积分的⼏几何意义(类⽐比定积分)定积分(曲边梯形的⾯面积——带符号的⾯面积)⼆二重积分(曲顶柱体的体积——带符号的体积)宇哥说:就是⼤大⾯面包,⼩小薯条Note:1.其中d6总是⼤大于0这是定义规定的2.累次积分与⼆二重积分不不同!累次积分上下限⽆无所谓⼤大⼩小,⼆二重积分上限⼤大于下限"累次积分⽆无法换序,⼆二重积分可以换序3.⼆二重积分的存在性(定积分存在性的推⼴广)!f(x,y)在D上连续"f(x,y)在区域D上有界,且除了了有限个点,有限条光滑曲线外连续4.⼆二重积分的性质(6+1)(定积分性质的推⼴广)1.求区域⾯面积2.积分的线性性质3.积分区域的可加性4.积分的保号性5.积分的估值定理理6.积分的中值定理理7.可积函数闭有界(f(x,y)在有界闭区域D上可积,则其在D上有界)5.对称性!普通对称性(3种情况)"轮换对称性(实际上就是积分值⽤用什什么字⺟母,⽤用什什么符号⽆无关)要掌握轮换对称性的核⼼心(⽆无论x,y⽤用什什么字⺟母⽤用什什么符号来替代,只要积分区域D不不变,则⼆二重积分值就相等)⼆二.计算(注意:在计算前,看D对称性,看能否化简或轮换对称性)1.基础题!直⻆角坐标系分成X型(上下型)(先y后x),以及Y型(左右型)(先x后y)⼝口诀:后积先定限,线内画条线,先交写下限,后交写上限Note:在⼆二重积分⼀一定要注意下限⼩小于等于上限(定义规定的)"极坐标⼀一般使⽤用先r后0情况,如果换序则要注意使⽤用⼝口诀Note:什什么情况⼀一般优先考虑极坐标!被积函数为f(x2,y2),f(x/y),f(y/x)(⾸首要)"被积区域为圆,环,扇形(不不必要)但是不不要教条化3.技术题:!换序直➡直,极➡极Note:1.直⻆角坐标下换序,注意要把累次积分变成⼆二重积分(上限⼤大于等于下限)2.极坐标换序,要注意线内画条线(是圆弧线)"换系Note:1.主要是要画出D2.对于偏⼼心圆,要经过平移变换,再换成极坐标,但是要注意有四个圆出现不不⽤用使⽤用平移变换。
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d
b
dy f (x, y)dx
ca
c
a
D
12
其它类型的积分区域
X型区域的特点:穿过区域且平行于y轴的直线 与区域边界相交不多于两个交点.
Y型区域的特点:穿过区域且平行于x轴的直线 与区域边界相交不多于两个交点.
若区域如图,则必须分割.
在分割后的三个区域上分 别使用积分公式
D3 D1
D2
.
d
dy
2 ( y) f ( x, y)dx .
D
c
1( y)
11
矩形区域
D (x, y) | a x b, c y d
f (x, y)d
bd
[ f (x, y)dy]dx
b
dx
d
f (x, y)dy
ac
a
c
D
或
f (x, y)d
db
[ f (x, y)dx]dy
D
D1
D2
D3
13
例题与讲解
例:改变积分
1
dx
1x f ( x, y)dy 的次序
00
解: 积分区域如图
y 1 x
原式
1 1 y
dy f ( x, y)dx.
00
14
例题与讲解
例:改变积分
1
dx
2 xx2 f ( x, y)dy
2
dx
2 x
f ( x, y)dy
0
0
1
0
的次序
二重积分
一、二重积分的概念 二、二重积分的计算
1
曲顶柱体
引例1:曲顶柱体的体积
柱体体积=底面积×高 特点:平顶.
z f (x, y) D
柱体体积=? 特点:曲顶.
2
复习曲边梯形的面积计算
1:分割 2:近似计算 3:求和 4:求极限
3
“分割,求和,取极限”思想的应用
求曲顶柱体的体积采用 “分割、求和、取极 限”的方法,如下动画演示.
n
D
f
x,
f x, yd lim
0
D
y
叫做被积函数,
i 1
f
f i ,i
x, yd
i
叫做被积表达式,
d叫做面积元素, x与 y 叫做积分变量,
n
D
叫做积分区域, f i ,i 叫i 做积分和。 i 1
6
关于二重积分定义的说明
(1)在二重积分的定义中,对闭区域的划分是任意的.
(2)当在闭区域上连续时,定义中和式的极限必存在, 即二重积分必存在.
7
直角坐标下计算二重积分
应用计算“平行截面面积为已知的立体求体积” 的方法,可以在直角坐标下计算二重积分。
X-型积分区域D: a x b,
y 2(x)
D
y 1( x)
1( x) y 2( x).
[X-型]
y 2(x)
D
y 1( x)
a
b
a
b
其中函数1( x) 、2( x) 在区间 [a,b]上连续.
x为常量, 积分结果是x的函数
2:第二次关于x积分,x是积分 变量,积分结果是常数
10
Y-型积分区域上计算二重积分
Y-型积分区域D:c y d , 1( y) x 2( y).
[Y-型]
d
x 1( y) D x 2( y)
c
d
x 1( y)
c
D
x 2( y)
垂直y轴作平行截面
f ( x, y)d
播放 4
求曲顶柱体体积的具体步骤
先分割曲顶柱体的底,z 并取典型小区域,
z f (x, y)
用若干个小平
顶柱体体积之
和近似表示曲
o
顶柱体的体积,x
D
n
i
曲顶柱体的体积 V
lim 0
i 1
f (i ,i ) i .
y
(i ,i )
5
二重积分的概念
定义:设f(x,y)是有界闭区域D上的连续函数,将闭区
求曲顶柱体的体积采用 “分割、求和、取极 限”的方法,如下动画演示.
29
求“曲顶柱体”体积的演示(4)
求曲顶柱体的体积采用 “分割、求和、取极 限”的方法,如下动画演示.
30
求“曲顶柱体”体积的演示(5)
求曲顶柱体的体积采用 “分割、求和、取极 限”的方法,如下动画演示.
31
求“曲顶柱体”体积的演示(6)
域D任意分成n个小闭区域 1, 2,…,n ,其中i
表示第i个小区域的面积;在每个i上任取一点(i,i) ,
作乘积 n
f(i,i)i
(i=1,2,…,n),并作和
f i ,i i ;如果当各小闭区域的直径中的最大值
i1
趋于零时,这和的极限存在,则称此极限为函数在闭
区域上的二重积分, 记作 f x, yd
1
dx
2x2
f (x, y)dy
1
x2
D
1
y
2
2 y
dy f (x, y)dx dy
f (x, y)dx
0
y
1
2 y
1
e
1
2x
2 : (1) dy f (x, y)dx (2) dx f (x, y)dy
0
ey
0
x
17
例题与讲解
例:求积分 ( x2 y)dxdy 其中D是由抛物线
极坐标下化二次积分(3)
若积分区域特征如下图
0 2, 0 r ( ).
r ( )
D
o
A
f (r cos ,r sin )rdrd
D
2 d ( ) f (r cos , r sin )rdr.
0
0
极坐标系下区域的面积 rdrd.
23
何时用极坐标计算
条件 : (1)当积分区域是圆或圆的一部分时或 (2)被积函数为 f (x2+y2)等形式
24
例题与讲解
例:计算 ex2 y2dxdy 其中D 是由中心在原点,
D
半径为a的圆周所围成的闭区域。
解:由于积分区域为圆域,被积函数是 f(x2+y2) 形式,故采用极坐标计算
在极坐标系下
D:0 r a,0 2.
ex2 y2dxdy
D
2
d
a e r2 rdr
0
0
(1 e a2 ).
ri ri i
1 2
(ri
)2
i
r
ri
i i i
D
i
o
d rdrd
A
r不能遗漏!
f (x, y)d f (r cos , r sin )rdrd.
D
20
极坐标下化二次积分(1)
若积分区域特征如下图
r 1()
,
D
r 2()
1( ) r 2( ).
o
f (r cos ,r sin )rdrd r 1()
ax
bx
y 1(x)
得
f ( x, y)d
b
dx
2 ( x ) f ( x, y)dy .
a
1( x)
D
9
化二重积分为累次积分
f (x, y)d
b
[
2 (x)
f (x, y)dy]dx
D
a 1 ( x)
b
dx
2 (x)
f (x, y)dy(称为累次积分)
a
1 ( x)
1:第一次关于y积分,y是积分变量,
8
X-型积分区域上计算二重积分
将二重积分的值看作以D为底,以z=f(x,y)为曲
面的“曲顶柱体”体积。
应用计算“平行截
z
z f (x, y)
面面积为已知的立
体求体积”的方法, y 垂直x轴作平行截面。
A( x)
A(x)
2 (x)
y 2(x)
f (x, y)dy
1 ( x)
b
D f (x, y)dxdy a A(x)dx
D
D
d
2( ) f (r cos ,r sin )rdr.
1 ( )
o
A
r2()
A
21
极坐标下化二次积分(2)
若积分区域特征如下图
,
D
0 r ( ).
o
f (r cos ,r sin )rdrd
D
d
( ) f (r cos , r sin )rdr.
0
r ( ) A
22
25
例题与讲解
例: 计算 I ex2 y2 d 其中D (x, y)1 x2 y2 4 D
分析:由于积分区域为圆环,被积函数 是 f (x2+y2) 形式,故采用极坐标计算
解:I=
er2 rdrd
2
dr
2 er2 rd
1
0
Ω
2 2 rer2 dr 2 er2 dr2 (e4 e)
(3)在直角坐标系中,若用平行于坐标轴的直线网划
分,则 f x, yd f x, ydxdy; 面积元素d dxdy
D
D
二重积分的几何意义
当被积函数大于零时,二重积分是柱体的体积.
当被积函数小于零时,二重积分是柱体体积的负值. 一般,D上的二重积分等于部分区域上的柱体体积 的代数和。
二重积分仅与积分区域D、被积函数f(x,y)有关
解: e y2 dy无法用初等函数表示
积分时必须考虑次序
x2e y2dxdy
1
dy
y x2e y2 dx