Объем тела, образованного вращением вокруг оси ОХ криволинейной трапеции, ограниченной кривой , прямыми выражается интегралом
Объем тела, образованный вращением вокруг оси ОУ криволинейной трапеции, ограниченной кривой и прямыми определяется формулой
.
5.2(1). , ,
Решение .
На рис. 2 изображена область, ограниченная параболой и прямой , на рис. 3 - тело, полученное вращением вокруг оси фигуры, изображенной на рис.2.
Рис. 2. Рис. 3.
Объем тела вращения вокруг оси состоит из двух частей – тела, полученного вращением вокруг оси параболы (параболоида вращения) и конуса - тела, полученного вращением вокруг оси ОХ прямой . Следовательно,
Ответ: (куб. ед.).
5.2(2).
Решение .
На рис. 4 изображена область, ограниченная параболой и прямыми линиями: и На рис. 5 изображено тело вращения вокруг оси
Рис. 4 Рис. 5.
Согласно правилу вычисления объемов вращения вокруг оси , получим
Ответ: (куб. ед.).
ДВОЙНОЙ ИНТЕГРАЛ.
Обобщением определенного интеграла на случай функции двух переменных является двойной интеграл [2]:
.
Область интегрирования называется правильной, если прямые, проведенные через любую внутреннюю точку области параллельно осям и пересекают границу области не более чем в двух точках. Двойной интеграл от непрерывной в правильной области функции сводится к повторному интегралу [2], т.е. к последовательному вычислению двух определенных интегралов.
Задание 6. 6.1 .Изменить порядок интегрирования в повторном интеграле; 6.2. Найти среднее значение функции в области: .
6.1.а. ,
6.1.b. .
6.1. а. ,
Решение.
Опишем область интегрирования .
Уравнение нижней границы: если и , т.е. , если . Уравнение верхней границы области :
если и , т.е. , если .
Область изображена на рис.6. Область правильная, ее можно
Рис. 6 Рис. 7
описать и так (рис. 7):
Согласно правилу расстановки пределов в повторных интегралах, получим
.
Ответ: .
6. 1. b. .
Решение. Область интегрирования определяется соотношениями:
Кривая левая ветвь параболы (рис. 9).
Рис. 8 Рис. 9
Уравнение прямой : или
Точки - это точки пересечения параболы с прямыми и
Область состоит из двух областей: : и .
На рис. 8 указаны уравнения границ области, которые надо использовать для области, правильной в направлении оси .
Следуя правилам составления повторного интеграла, получим
Ответ:
Средним значением функции в области называется выражение
.
Здесь площадь области .
6.2. Найти среднее значение функции в области: .
Решение. Область интегрирования - прямоугольник, изображена на рис. 10. Очевидно,
Рис. 10 Рис. 11
Сведением к повторному интегралу, вычислим двойной интеграл
=
Внутренний интеграл вычисляем при фиксированных значениях « ».
Тогда
Отсюда по формуле Ньютона - Лейбница получим
Следовательно, среднее значение функции
Ответ: 1.
ТРОЙНОЙ ИНТЕГРАЛ.
Тройной интеграл - обобщение определенного интеграла на трехмерную область . Как и в двойном интеграле, он сводится к повторному (трехкратному) интегралу от непрерывной функции по правильной области Область называется правильной, если прямые, проведенные через любую внутреннюю точку области параллельно координатным осям, пересекают границу области не более, чем в двух точках.
Объем области выражается тройным интегралом
.
Задание 7. Изобразить проекцию области на координатную плоскость и область интегрирования . Вычислить объем тела, ограниченного поверхностями:
Решение.
На рис. 11, 12, 13 изображены проекции области на координатные плоскости , на рис. 14 - область .
Рис. 12 Рис. 13
Рис. 14
Объем тела вычисляем по формуле: .
Перейдем к повторному интегралу:
.
Вычисляем внутренний интеграл при постоянных значениях и :
Переходим к повторному интегралу по области :
Вычисляем внутренний интеграл по переменной
Ответ: 4 (куб. ед.).
КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ