К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ




ЗАДАНИЕ 1. Для двойного интеграла :

1) сделать чертеж области интегрирования D, ограниченной заданными линиями ;

2) в повторных интегралах расставить пределы интегрирования в том и другом порядке;

3) вычислить массу неоднородной пластины D, если поверхностная плотность в каждой ее точке ρ (х, у) = х.

РЕШЕНИЕ. 1) Область интегрирования D ограничена полуокружностью х = и прямыми . Построим область интегрирования D (рисунок 1).

Рисунок 1 – Чертеж области интегрирования

 

Найдем координаты точки А, точки пересечения прямой у = 2 х и полуокружности х = . Для этого решим систему уравнений

Подставив х = во второе уравнение системы, получим у = 2. Подставив значение у = 2 в любое из двух уравнений, найдем х = 1. Итак, точка А имеет координаты А (1; 2).

2) Расставим пределы интегрирования в повторных интегралах в том и другом порядке.

Если выбрать внешнее интегрирование по у, а внутреннее по х, то область интегрирования D правильная (стандартная) в направлении оси Ох, так как всякая прямая, параллельная оси Ох и проходящая через внутренние точки области, пересекает ее границы только в двух точках. Точки входа лежат на прямой х = , а точки выхода лежат на полуокружности х = .

Таким образом, получим

= .

Для того чтобы расставить пределы интегрирования в другом порядке, проведем через область D прямые, параллельные оси Оу. Эти прямые пересекают сначала ось Ох, затем прямую у = 2 х или дугу полуокружности у = . Следовательно, линией входа будет у = 0 (0 ≤ х), а линиями выхода будут у = 2 х (0 ≤ х ≤ 1) и у = (1 ≤ х). Так как линия выхода задается двумя различными аналитическими выражениями, то область D необходимо разбить прямой х = 1 на две области, и повторный интеграл будет равен сумме интегралов по каждой из этих областей (свойство аддитивности).

Таким образом, получим

= .

3) Вычислим массу неоднородной пластины D, если поверхностная плотность в каждой ее точке ρ (х, у) = х. Масса плоской пластины D с плотностью ρ (х, у) равна двойному интегралу от плотности m =

m = .

Вычислим сначала внутренний интеграл по переменной х, а затем внешний по переменной у, имеем:

m = = = =

= = = = .

Ответ: т = .

ЗАДАНИЕ 2. С помощью тройного интеграла вычислить объем тела, ограниченного заданными поверхностями x 2 + y 2 = 1, y – 2 z = 2, z = 0. Сделать схематический чертеж.

РЕШЕНИЕ. Объём тела V вычислим по формуле

,

где V – тело, ограниченное данными поверхностями. Изобразим тело V схематически (рисунок 2). Данное тело ограничено цилиндрической поверхностью x 2 + y 2 = 1, снизу – плоскостью y – 2 z = 2, а сверху – плоскостью z = 0. Проекцией тела на плоскость является круг x 2 + y 2 = 1, радиуса R = 1 (рисунок 3). Целесообразно перейти в тройном интеграле от декартовых прямоугольных координат к цилиндрическим координатам по формулам:

Тогда уравнение цилиндра в этих координатах примет вид r = 1, уравнения плоскостей – , а

В области V координаты r, φ, z изменяются так: 0 ≤ r ≤ 1, 0 ≤ φ 2π, – 1 z ≤ 0. Вычисление тройного интеграла сведём к вычислению трёхкратного интеграла .

Вычисления проведём в три этапа:

1)

2) ;

3) (ед3).

Рисунок 2 – Чертеж тела V

 

Рисунок 3 – Проекция тела V на плоскость

Ответ: V = π ед3.

 

ЗАДАНИЕ 3



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: