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高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分


一  在极坐标定下限, 上限是怎么确定的?

注意:  极坐标下不需要交换积分次序

1. 在计算极坐标的重积分是, 都是写成 

∫dθ ∫f(x,y) rdr  形式,  就是说dθ 写在前面

2. 由二重积分的定义,可得出极坐标下的二重积分为

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_坐标变换

 也就是说,在极坐标下,被积函数中的x,  y分别用 x = rcosθ,  y= rsinθ 去代换, 将dσ用dσ=rdrdθ去代换。

3. 接下来看例题

例1:  计算二重积分 

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_坐标变换_02

, 其中D为圆x²  + y² = 1及 x² + y² = 4与直线y=x,  y=0所围的第一象限的区域。 

解:将极坐标变换 x = rcosθ, y=rsinθ 代入到边界方程中去, 边界 x²  + y²  = 1及 x²  + y² =4在极坐标下的方程分别为 r=1 和  r=2,

它们依次是近边界和远边界, 直线y=x 转变为rsinθ = rcosθ, 则 rsinθ/rcosθ = tanθ = 1, 所以θ = 


π/4;


直线y=0即为rsinθ = 0,  所以θ =0。

沿着与x轴的夹角为θ的射线, 从近边界r=1出发的箭头穿过积分区域指向远边界r=2,  且当

θ从0到 π/4时, 这此箭头扫过了整个积分区域,如图3-26. 于是在极坐标下,

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_高数_03

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_高数_04

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接下来,我们看一个例题

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_坐标变换_05

解:积分区域D如图3-17所示

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_坐标变换_06

  

高数_第3章重积分_在极坐标下计算二重积分_坐标变换_07

 

二.  如果积分区域D 由圆 或者 f(x, y)有  x² + y ² , 可以用极坐标来计算重积分

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