Вопрос 2 (10 баллов): Вычислите двойной интеграл по криволинейной области:
∬D y x² d x d y,
где D = {(x, y) | x² + y² = 4; x + y - 2 = 0}.
Алгебра Университет Двойные интегралы двойной интеграл криволинейная область вычисление интеграла алгебра интеграл по области D x2 y математический анализ
Для вычисления двойного интеграла по криволинейной области D, давайте сначала определим саму область интегрирования. Область D задается двумя уравнениями:
Теперь давайте найдем точки пересечения этих двух кривых. Подставим y из уравнения прямой в уравнение круга:
Теперь подставим найденные значения x обратно в уравнение прямой, чтобы найти соответствующие значения y:
Таким образом, точки пересечения: (0, 2) и (2, 0).
Теперь мы можем описать область D. Это сегмент круга, ограниченный прямой, который соединяет точки (0, 2) и (2, 0).
Для вычисления интеграла мы можем использовать полярные координаты, где x = r * cos(θ) и y = r * sin(θ). В этом случае уравнение круга становится r² = 4, то есть r = 2. Также уравнение прямой в полярных координатах будет: r * cos(θ) + r * sin(θ) = 2, что упрощается до r(cos(θ) + sin(θ)) = 2.
Таким образом, r = 2 / (cos(θ) + sin(θ)). Теперь определим пределы интегрирования:
Теперь мы можем записать двойной интеграл:
∬D y x² d x d y = ∫(θ=π/4 to π/2) ∫(r=0 to 2/(cos(θ) + sin(θ))) (r * sin(θ)) (r² * cos²(θ)) r dr dθ.
Где r dr dθ - это якобиан перехода к полярным координатам.
Теперь вычислим интеграл:
В результате мы получим значение двойного интеграла по заданной области D.