问题 问答题

将三重积分的累次积分

表为定积分.

答案

参考答案:[分析与求解二] 将J表成

,确定积分区域Ω,然后选择适当的积分顺序,将它化为定积分.
将J看成是三重积分的先一后二的累次积分,于是




因此,Ω是由半球面

与半平面z=1所围成.
两面的交线是


Ω在xy平面上的投影区域是x2+y2≤1,z=0,即Dxy.


现改为先二后一(z)的积分顺序,Ω的不等式表示为

,(x,y)∈ D(z),截面区域D(z):x2+y2≤2-z2,面积S(z)=π(2-z2). 因此


[分析与求解二] 将J看成是三重积分的先二后一的累次积分,确定二重积分的积分区域,然后逐次对二重积分交换积分次序,化为定积分.


其中


这里x视为常量,在yz平面上如图所示,


在Dyz上改为先y后z的积分顺序


于是


其中


现在Dzx上改为先x后z的积分次序:


于是


其中

(半圆面积),

z2


[分析与求解三] 将J表成三重积分

之后,问题变成如何计算这个三重积分(化为定积分),Ω如前所述.
除了先二后一的积分顺序外,因Ω为旋转体,也可选择柱坐标变换(x=rcosθ,y=rsinθ,z=z),并选择先r,θ后z的积分顺序化为定积分.
Ω的柱坐标表示:


于是

解析:①三重积分

,若积分区域Ω的不等式表示是:α≤z≤β,(x,y)∈D(z),而截面区或D(z)的面积已知为S(z),则选择先二后一(z)的积分顺序易化成定积分


②分析与求解二中的方法不显得简单,但它的优点是,不依赖于空间区域Ω的形状,而只须对二重积分来换积分顺序.

单项选择题
单项选择题 B1型题