Вычислите тройной интеграл:
∭_T 1/(x + y + z - 2)^3 dxdydz,
где область T задана условиями: x + y + z = 1, z = 0, x = 0, y = 0.
Математика 11 класс Тройные интегралы тройной интеграл вычисление интеграла область T математика 11 класс интегралы задачи по интегралам интеграция в пространстве
Для вычисления данного тройного интеграла начнем с анализа области интегрирования T. Условия, которые определяют область T, задают треугольную призму в трехмерном пространстве:
Таким образом, область T ограничена:
Теперь можем записать тройной интеграл в виде:
∭_T 1/(x + y + z - 2)^3 dxdydz = ∫∫∫_T 1/(x + y + z - 2)^3 dz dy dx.
Заменим z на 1 - x - y, так как z ограничен этой функцией:
∭_T 1/(x + y + (1 - x - y) - 2)^3 dz dy dx = ∭_T 1/(1 - 2)^3 dxdydz = ∭_T 1/(-1)^3 dxdydz.
Теперь мы видим, что интеграл становится:
∭_T -1 dxdydz.
Теперь найдем объем области T, чтобы вычислить интеграл:
Объем V области T можно вычислить по формуле:
V = ∫_0^1 ∫_0^(1-x) ∫_0^(1-x-y) dz dy dx.
Вычислим внутренний интеграл по z:
∫_0^(1-x-y) dz = (1 - x - y) - 0 = 1 - x - y.
Теперь подставим это значение во внешний интеграл:
V = ∫_0^1 ∫_0^(1-x) (1 - x - y) dy dx.
Теперь вычислим интеграл по y:
∫_0^(1-x) (1 - x - y) dy = [ (1 - x)y - (y^2)/2 ]_0^(1-x) = (1 - x)(1 - x) - (1 - x)^2/2.
Это упрощается до:
(1 - x)^2 - (1/2)(1 - x)^2 = (1/2)(1 - x)^2.
Теперь подставим это значение в интеграл по x:
V = ∫_0^1 (1/2)(1 - x)^2 dx.
Вычислим этот интеграл:
(1/2) * [ (1 - x)^3 / -3 ]_0^1 = (1/2) * [0 - (-1/3)] = (1/2) * (1/3) = 1/6.
Таким образом, объем области T равен 1/6.
Теперь вернемся к нашему интегралу:
∭_T -1 dxdydz = -V = -1/6.
Итак, окончательный ответ:
Ответ: -1/6.