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2023數(shù)分Day82(三重積分2:變量變換與球坐標變換)

2023-07-07 18:30 作者:看036  | 我要投稿

一、整體感受:主要是計算不要算錯,沒有太大的思維難度

二、需要好好復習的

1、觀察被積函數(shù)的形式以及如何準確畫出區(qū)域(好好復習解析幾何)。

2、對于三重積分的球坐標變換及廣義球坐標變換要熟悉(柱坐標以及球坐標

柱坐標與球坐標
圖13

圖14

4、三重積分的對稱性(奇偶性)的使用可以輔助,減少計算量(可見本節(jié)第三題


利用奇偶性


三、具體題目

1(南京航空航天)

做法:

①觀察積分形式以及區(qū)域,選擇做廣義球坐標變換;

②寫出區(qū)域?qū)男伦兞糠秶?

③算出Jacobi行列式;

④最后算一下積分即可(這里算一個積分需要利用到三角換元)

2(西南大學)

做法:

①觀察:先觀察曲面方程,發(fā)現(xiàn)不夠標準,所以想要做變量變換;

再觀察被積函數(shù),發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了arctanz,這個函數(shù)求三重積分比較困難,所以想到可能涉及到對稱性,猜測最后積分值可能是0

②做變量變換,寫出新變量范圍;再算出Jacobi行列式;

利用V’關于uw平面對稱,取-v代v,發(fā)現(xiàn)這是奇函數(shù),最后積分值為0.


3(云南大學)

做法:

①觀察區(qū)域,這是一個球體,就利用球面坐標變換;

再觀察被積函數(shù),發(fā)現(xiàn)有這么多項,必然會利用對稱性。

②做球坐標變換,寫出變量范圍以及Jacobi行列式;

③利用對稱性,最后算積分。(計算過程中可能涉及到Wallis公式,可以復習day81,學懂

注:如果對稱性不會用,仔細算也可以。


4(哈工大)

做法:

①做球坐標變換,算出變量范圍以及Jacobi行列式;

②再將三重積分化為累次積分算;

③注意過程中會涉及洛必達法則以及導數(shù)定義湊出來;

注:這個被積函數(shù)中,根號下的是f(r),不是f(t)?。。。?/strong>

5(武漢大學)

做法:

①先畫圖,畫出V的范圍,特別注意,這里x,y,z≥0不要忽視;

②再做變量變換(這里是觀察到題干中兩個方程具有對稱性,想到換元,注意這里的);

③再確定新變量的范圍(這里有點難度,需要仔細看看)及Jacobi行列式;

④最后將三重積分化為累次積分做即可。

注:本題難點在于如何設好新變量以及新變量范圍

本題設u=x+y+w,v=y,w=z,

然后再利用x=u-v-2w,y=v,z=w確定出來u-v-2w≥0,v≥0,w≥0,1≤u≤2,同時可得到1≤u≤2,0≤v≤u,0≤w≤1/2*(u-v)


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