微积分B(2)第5次习题课题目(三重积分概念、性质、计算,重积分应用)_900309870
三重积分习题课(一)

2
z
2
x
y
16 3
【例5】计算三重积分 zdxdydz .其中 是由锥面 z 与平面 z h ( R 0, h 0) 所围成的闭区域。
解法二:利用球面坐标计算
zdxdydz
d sin cos d r 3dr 0
4 0
R
1 R 4 8
注:从上面两种解法的过程来看,虽然本题可用两种方法 来计算,但利用柱面坐标计算相对简便。
2 2 2 I ( x y z )dxdydz,其中 是由球面 【例7】求
0
R
59 R 5 480
解法2:利用柱面坐标计算。
2 3 R 2 2 由于 在 xoy 平面的投影区域 D xy : x y 4
;
故在柱面坐标下,
3R : R R r z R r , 0 r , 0 2 2
2 2 2 2
于是有
z
2
dxdydz
D xy : 0 y x , 0 x 1
z
x+ y=1
z=xy
y
1
o
z =0
1
x
1 : z xy (2) 确定上顶曲面 1 及下顶曲面 2 。
2: z 0
(3) 转化为先对
z 后对 x, y
D xy
的三次积分计算:
1 5 6 x y dxdy 4 D xy
xy z dxdydz
大学物理三重积分

电磁波的传播与散射研究
总结词
电磁波在传播过程中会受到介质的影响而发生散射、 折射等现象,通过研究电磁波的传播与散射特性,可 以应用于雷达、通信等领域。
详细描述
电磁波在传播过程中会遇到各种介质,如大气、水、 土壤等,这些介质对电磁波的传播特性产生影响。通 过三重积分,可以计算电磁波在介质中的传播路径、 散射系数、吸收系数等参数,进而研究电磁波在不同 介质中的传播规律。这对于雷达、通信、遥感等领域 具有重要意义,可以帮助人们更好地了解电磁波与介 质相互作用机制,提高相关设备的性能和稳定性。
三重积分与物理规律的关系
守恒定律
三重积分常常与守恒定律相关联,例如质量守恒、电荷守恒、能量 守恒等。通过三重积分可以验证这些守恒定律的正确性。
场方程
在描述物理场的性质时,三重积分可以用来求解场方程,例如泊松 方程和拉普拉斯方程。
动力学方程
在描述物体的运动规律时,三重积分可以用来求解动力学方程,例 如牛顿第二定律和动量守恒定律。
星体运动轨迹的研究
总结词
星体的运动轨迹受到多种因素的影响,如引力、太阳辐射压等,通过研究星体的运动轨迹,可以深入了解天体的 运动规律和宇宙的结构。
详细描述
星体的运动轨迹是一个复杂的问题,受到多种因素的影响,如万有引力、太阳辐射压等。通过三重积分,可以计 算星体在各种力作用下的运动轨迹,进而研究天体的运动规律和宇宙的结构。这对于天文学、宇宙学等领域具有 重要意义,可以帮助人们更好地了解宇宙的演化历史和天体的运动规律。
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大学物理三重积分
目录
• 三重积分的概念 • 三重积分的计算方法 • 三重积分的应用 • 三重积分的物理意义 • 三重积分的实际应用案例
三重积分

2 2 2
∫∫∫
z ln( x + y + z + 1) 例: ∫∫∫ dxdydz 2 2 2 x + y + z +1 Ω : x 2 + y 2 + z 2 ≤1 ========== = 0
f ( x , y , z ) 为 z 的奇函数 Ω 关于 XOY 面对称
五、三重积分的对称性算法
判别 关于坐标面的对称性: 关于坐标面的对称性:
λ →0
i =1 n i =1 n
则称它为f ( x, y, z )在Ω上的三重积分, 记为: f ( x, y, z )dv = lim ∑ f (ξ i ,ηi , τ i )∆Vi ∫∫∫
Ω ∆ n
λ →0
i =1
注:在直角坐标系下:
dv = dxdydz
二、三重积分的性质
1. 重积分的和、差 、数乘、保号等与定积分相同; 重积分的和、 数乘、保号等与定积分相同; 2. 3.
∫∫∫ dv
Ω
Ω1 + Ω 2
= Ω 的体积 == V Ω
记为
∫∫∫ f ( x, y, z )dv = ∫∫∫ f ( x, y, z)dv + ∫∫∫ f ( x, y, z )dv
Ω1 Ω2
— —对积分区域的可加性
4. 估值定理: 估值定理:
设 u = f ( x , y , z )在有界闭域 Ω 上连续, 且 m = min f ( x , y , z ), M = Max f ( x , y , z ),
重积分知识点总结例题

重积分知识点总结例题1. 重积分的定义在介绍重积分的定义之前,首先需要了解多元函数的概念。
多元函数是指自变量有多个的函数,通常表示为$f(x_1, x_2, ..., x_n)$。
在平面上,一元函数是自变量只有一个的函数,并且可以表示为$y = f(x)$。
而在空间中,两元函数是自变量有两个的函数,并且可以表示为$z = f(x, y)$,三元函数是自变量有三个的函数,并且可以表示为$w = f(x, y, z)$。
在多元函数的情况下,我们需要对其在一个区域上进行积分。
这就引出了重积分的概念。
重积分可以看作是对一个区域上的函数值在该区域上的加权平均。
重积分的定义如下:设$f(x, y)$是定义在闭区域$D$上的有界函数,$D$的面积记为$A(D)$,取$D$上的任意一组分割$P = \{R_i\}$和抽样点$Q = \{(\xi_i, \eta_i)\}$,$M_{ij}$是$f(x, y)$在$R_{ij}$上任意一点的函数值。
作Riemann和$$S(P, Q, f) = \sum_{i=1}^{m} \sum_{j=1}^{n} M_{ij} \Delta \sigma_{ij}$$如果极限$L$存在,不依赖于分割$P$和点$Q$的取法,即$L = \lim_{\lambda(P) \to0,\delta(Q) \to 0} S(P, Q, f)$存在,则称$f(x, y)$在闭区域$D$上可积,这个极限$L$称为$f(x, y)$在$D$上的重积分,记作$$\iint_D f(x, y) d\sigma = L$$其中,$d\sigma$表示对$D$内的面积元素进行积分。
如果$f(x, y)$在$D$上可积,则称$f(x, y)$在$D$上可积,否则称为不可积。
2. 重积分的性质重积分具有一些重要的性质,这些性质有助于我们进行重积分的计算和应用。
下面我们将介绍一些重要的性质。
(1)可加性设$f(x, y)$在闭区域$D$上可积,$D_1$和$D_2$是$D$的两个互不相交的子区域,其并集为$D = D_1 \cup D_2$,则有$$\iint_D f(x, y) d\sigma = \iint_{D_1} f(x, y) d\sigma + \iint_{D_2} f(x, y) d\sigma$$这就是重积分的可加性。
三重积分的计算及重积分的应用

三重积分的计算及重积分的应用三重积分是在三维空间中计算一些函数在一个有界区域内的体积的方法。
它是对二重积分的一种扩展,可以应用于多种问题中,包括物理、工程和数学等领域。
本文将从三重积分的计算方法开始,然后介绍一些三重积分的应用,以及如何解决这些应用问题。
一、三重积分的计算方法要计算三重积分,首先需要定义积分的坐标系和被积函数。
常用的坐标系有直角坐标系、柱坐标系和球坐标系。
选择合适的坐标系可以简化计算过程。
被积函数通常是一个连续函数或分段连续函数,也可以是具有一些特殊性质的函数,如奇函数或偶函数。
在直角坐标系中,三重积分的一般形式为∭f(x,y,z)dV,其中f(x,y,z)是被积函数,dV表示元体积元素。
元体积元素可以表示为dx dy dz,也可以写成其他坐标系对应的形式。
根据积分的定义,三重积分可以分解为对三个变量的依次积分。
具体方法为,先对z进行积分,然后再对y进行积分,最后对x进行积分。
以直角坐标系为例,三重积分可以表示为∭f(x,y,z)dxdydz。
其中,积分范围为对每个变量的积分范围进行限定。
对被积函数的积分范围的限定可以通过对空间区域的几何性质进行分析得到。
常见的限定方式有矩形区域和曲线边界。
根据具体问题,可以采用不同的方法来确定积分限定条件。
计算三重积分时,可以选择适当的计算工具,如数值积分、符号计算软件或计算机程序,并利用计算机进行数值计算。
三重积分在许多领域都有广泛的应用。
以下将介绍几个常见的应用以及解决这些应用问题的方法。
1.计算物体体积三重积分可以用于计算复杂形状的物体的体积。
通过将物体分解为无穷小的体积元素,然后对每个体积元素进行积分,最后将所有体积元素的积分结果相加,就可以得到整个物体的体积。
例如,计算一个以球面为上下界的圆锥体的体积。
首先可以选择球坐标系,然后确定积分限定条件,如半径和角度范围。
然后将球坐标系下的体积元素转换为直角坐标系下的体积元素进行积分。
最后将所有体积元素的积分结果相加,即可得到圆锥体的体积。
三重积分的计算及重积分的应用

三重积分的计算及重积分的应用三重积分是多元函数积分中的一种,用于计算三维空间内的体积、质量、重心、转动惯量等物理量。
在实际应用中,三重积分可以用于求解物体的质心、转动惯量、力矩等问题,对于解决工程问题具有重要的应用价值。
一、三重积分的计算方法1.直接计算法直接计算法是指直接根据题目给出的积分区域及被积函数的表达式,逐步求解三个方向上的单重积分,然后相乘求和得到最终结果。
以计算空间区域内的体积为例,设被积函数为f(x,y,z),积分区域为D。
则三重积分的计算公式为:V=∬∬∬_Df(x,y,z)dV其中dV表示体积元素,其表达式为:dV = dx dy dz通过逐步计算对应方向上的单重积分,并依次相乘求和,即可得到最终结果。
2.换元积分法换元积分法是指通过变换坐标系,使得原三重积分的积分区域变得简单,从而通过较简单的计算求解三重积分。
例如,对于柱坐标系下的三重积分计算,可以通过将空间直角坐标系(x,y,z)转换为柱坐标系(ρ,θ,z),从而简化积分区域的描述。
然后,利用变量替换求解对应的柱坐标系下的三重积分。
1.质心的求解质心是物体在三维空间中的一个特殊点,对于均匀物体而言,质心位于其几何中心。
通过三重积分,可以求解复杂物体的质心位置。
设物体的质量密度函数为ρ(x,y,z),则质心的坐标(x₀,y₀,z₀)可以通过以下公式计算得到:x₀=∬∬∬_Dxρ(x,y,z)dV/my₀=∬∬∬_Dyρ(x,y,z)dV/mz₀=∬∬∬_Dzρ(x,y,z)dV/m其中m表示物体的总质量,D表示物体的几何形状。
2.转动惯量的求解转动惯量是刻画物体对转动运动的惯性特征,通过三重积分可以求解物体的转动惯量。
设物体的质量密度函数为ρ(x,y,z),则绕一些轴旋转的转动惯量I 可以通过以下公式计算得到:I=∬∬∬_D(y²+z²)ρ(x,y,z)dV3.力矩的求解力矩是物体受力后产生的力矩矩阵,通过三重积分可以计算物体受力后的力矩。
微积分习题课参考答案(三重积分概念、性质、计算,重积分应用)_883402960

2 2
Ω
2 2
2 2
2
2
I = ∫∫∫ f ( x, y, z )dV =
Ω
x2 + y 2 1
∫∫
≤
dx ∫ 2
2 − x2 + y 2
x + y2
f ( x, y, z )dz
= ∫ dx ∫
−1
1
1− x 2
− 1− x
dy ∫ 2 2
2 − x2 + y 2
x + y2
f ( x, y, z )dz
Ω1 Ω2
, w( x, − y, z) = w( x, y, z) ,
2 2
.(化三重积分为累次积分) 设函数 f ( x, y, z) 连续, Ω 由曲面 z = x + y 和曲面 z = 2 − x + y 围成,将三重积分 I = ∫∫∫ f ( x, y, z )dV 分别在直角坐标系、柱坐标系和球坐 标系下化为累次积分. x + y ≤ z ≤ 2 − x + y , 解:在直角坐标系中,积分域 Ω 可以表示为 Ω : 所以 x + y ≤1,
4
2π
2z
0
( r 2 + z ) ⋅ rd r 256π 3
= 4π ∫ z 2 dz =
.
9
. (交换积分次序) 设 D = {( x, y) 1≤ x
u
0 2
+ y2
sin( z x + y ) 1 ≤ 4} ,求极限 I = lim 2π ∫ dz ∫∫ x + y dxdy .
u
2 2
u →+∞
Ω Ω
《重积分三重积分》课件

三重积分的性质
线性性质
三重积分满足线性性质,即对于 可分离变量的三重积分,可以将 积分拆分成几个部分分别进行计 算。
区间可加性
三重积分具有区间可加性,即对 于分割的三重积分,其值等于各 个子区间上三重积分的和。
积分中值定理
对于有界闭区域上的连续函数, 存在至少一个点使得三重积分在 该点的值等于被积函数在区域上 的平均值乘以区域的体积。
重积分三重积分
目录 CONTENTS
• 重积分的概念 • 三重积分的概念 • 三重积分的计算方法 • 三重积分的应用 • 三重积分的扩展知识
01
重积分的概念
重积分的定义
定义
重积分是定积分概念的推广,用于计 算多元函数在某个区域上的累积值。
记号
设 $f(x, y, z)$ 是三维空间上的可积函 数,$D$ 是三维区域,则 $f(x, y, z)$ 在 $D$ 上的三重积分用 $intintint_{D}f(x, y, z)dxdydz$ 表示 。
计算流体动力学
在流体力学中,三重积分常用于计算流体在三维空间 中的流动情况,例如流体速度、压力等。
计算热传导
在热力学中,三重积分可以用来计算三维物体中的温 度分布以及热传导情况。
计算结构力学
在结构力学中,三重积分可以用来计算三维结构在不 同载荷下的应力和应变分布。
05
三重积分的扩展知识
重积分与线积分、面积分的关系
质量分布
当 $f(x, y, z)$ 表示物体的密度时,三重积分表 示该物体在区域 $D$ 上的总质量。
3
重心位置
三重积分可以用来计算物体在区域 $D$ 上的重 心位置。
02
三重积分的概念
三重积分的定义
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13.(三重积分的物理应用)设Ω ={(x, y, z) x2 + y2 ≤z ≤1} ,求Ω 的形心.
14.(三重积分的变量替换公式)已知a,b,c 是三维常向量,向量r ={x, y,z},设
≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ , Ω = {(x, y, z) 0 a ⋅ r m, 0 b ⋅ r n, 0 c ⋅ r k} 15.*(直线方程、旋转面方程、三重积分的物理应用)设直线 L 过 A(1,0, ,0) B(0,1,1) 两点, 将 L 绕 z 轴旋转一周得到曲面Σ .Σ 与平面 z = 0 , z = 2 所围成的立体为Ω . (1)求曲面Σ 的方程; (2)求Ω 的形心坐标.
微积分 B(2)
第 5 次习题课(By ) Huzm
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微积分 B(2)第 5 次习题课
题目
注:不带“*”的是基本题.
1.(重积分性质)确定Ω 的形状,使得三重积分 I = ∫∫∫(1− x2 − 2y2 − 3z2)dV 取得最大值.
Ω
.(重积分性质)设区域 ≤ ≥ , 2
Ω 1
= {(x, y, z)
. I = ∫∫∫ (x + 2y + 3z)dV
Ω
6.(三重积分计算)设Ω 是由平面 x + y + z =1与三个坐标平面所围成的空间有界区域,计 算三重积分 . ∫∫∫ (x + 2y + 3z)dxd 由半球面 z =
与锥面 1− x2 − y2
z=
x2 + y2 围成,计算
(1)设有界闭域Ω 由曲面 z = 8 − x2 − y2 与平面 z = 2x 围成.
(2)设有界闭域 Ω 由平面 z = x − y , z = 0 和柱面 x2 + y2 = 2x 围成.
( ) 设有界闭域 由曲面 围成. 3 *
Ω
x2 a2
+
y2 b2
+
z2 c2
2
=
x2 a2
+
y2 b2
.(交换积分次序)设函数 连续,将累次积分 化为定积 4
f (x)
∫ ∫ ∫ I =
1
dx
1− x2
dy
2− x2 − y2
f (z)dz
−1
− 1− x2
1
分.
5 .( 三 重 积 分 计 算 ) 设 Ω ={(x, y, z) 0≤x≤a, 0≤ y≤b, 0≤z ≤c} , 计 算 三 重 积 分
I = ∫∫∫[ x2 + z2 + sin(xyz)]dxdydz
Ω
11.*(交换积分次序)
设 ≤ ≤ ,求极限 . D = {(x, y) 1 x2 + y2 4}
I = lim
1 ∫u dz∫∫ sin(z
x2 + y2 ) dxdy
u→+∞ 2π 0 D
x2 + y2
12.(重积分的几何意义)求下列空间域Ω 的体积V .
z
=
4
围成,
计算三重积分 . I = ∫∫∫(x2 + y2 + z)dV
Ω
10.(重积分性质,三重积分计算)设有界闭域Ω 由曲面 y = , 1− x2 − z2 y = 4 − x2 − z2
微积分 B(2)
第 5 次习题课(By ) Huzm
2/2
与 围成,计算三重积分 . y = x2 + z2
x2
+
y2
+ z2
a2, z
0}
≤ ≥ ≥ ≥ ,则 Ω 2
= {(x, y, z)
x2
+
y2
+
z2
a2, x
0, y
0, z
0}
( )A ∫∫∫ xdV = 4∫∫∫ xdV
Ω1
Ω2
(B) ∫∫∫ ydV = 4∫∫∫ ydV
Ω1
Ω2
(C) ∫∫∫ zdV = 4∫∫∫ zdV
Ω1
Ω2
(D) ∫∫∫ xyzdV = 4∫∫∫ xyzdV
三重积分 . I = ∫∫∫(x + y + z)dV
Ω
.(三重积分计算)设 ,计算三重积分 . 8
≤ Ω = {(x, y, z) x2 + y2 + z2 2z}
I = ∫∫∫ (ax + by + cz)dV
Ω
9.(三重积分计算)设有界闭域
Ω
由曲线
y x
2 =2 =0
z
,
绕
z
轴旋转而成的曲面与平面
Ω1
Ω2
3 .( 化 三 重 积 分 为 累 次 积 分 ) 设 函 数 f (x, y, z) 连 续 , Ω 由 曲 面 z = x2 + y2 和 曲 面
z = 2 − x2 + y2 围成,将三重积分 I = ∫∫∫ f (x, y, z)dV 分别在直角坐标系、柱坐标系和球坐标
Ω
系下化为累次积分.