1.曲面頂部圓柱體
曲頂圓柱:以有界平面面積D為底面,該面積的邊界D為準(zhǔn)線,垂直于底面的直線為其母線,曲面為其頂面的圓柱。一般底面d所在的平面為xOy坐標(biāo)平面,指向彎曲頂面的母線方向為z軸正西施工空之間的直角坐標(biāo)系。
2.二重積分的建模思想和步驟
(1)建模思想:無窮小方法
(2)建模步驟:“變大變小,不斷變化,近似求和,取極限”
(3)模型轉(zhuǎn)換:
公式中的△σk表示小面積的面積,括號中的△σk表示面積。
3.定積分的幾何和物理意義
幾何意義:(1)當(dāng)f(x,y)=1時,表示積分面積d的面積;
(2)當(dāng)f(x,y)≥0時,指積分面積為d,d的邊界為準(zhǔn)線,母線平行于z軸的圓柱體為邊,頂部為z=f(x,y)的曲面圓柱體的體積。
物理意義:當(dāng)f (x,y) >: 0時,表示平面密度ρ=f(x,y)且占據(jù)平面面積d的平面切片的質(zhì)量.
4.二重積分的存在定理
定理1:如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域d上是連續(xù)的,那么f(x,y)在d上是可積的。
定理2:如果函數(shù)f(x,y)除了有限個數(shù)的點或有限個數(shù)的光滑曲線外,在有界閉區(qū)域d上是連續(xù)的,那么f(x,y)在d上是可積的。
5.二重積分的積分性質(zhì)
性質(zhì)1(線性運算性質(zhì))如果函數(shù)f(x,y),g(x,y)在有界閉區(qū)域d內(nèi)可積,且α,β為實常數(shù),則有
[注]在應(yīng)用中,可以利用線性運算的性質(zhì)來拆分積分;利用逆運算,多重積分也可以組合成一個積分。即同一面積上兩個不同函數(shù)的積分和可以組合成積分面積上被積函數(shù)之和的積分。
性質(zhì)2(積分區(qū)域的可加性)將有界閉區(qū)域D分成兩個閉子區(qū)域D1和D2,除了邊界之外,這兩個閉子區(qū)域彼此不重疊。如果函數(shù)f(x,y)在區(qū)域D上可積,那么就有
性質(zhì)3(保序)(1)如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域D上是可積且非負(fù)的,那么
(2)如果函數(shù)f(x,y),g(x,y)在有界閉區(qū)域d上可積,并且f(x,y)≤g(x,y)存在于d上,那么
尤其是絕對值不等式
性質(zhì)4(估計定理)如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域D上是可積的,并且在D上有常數(shù)M和M使得m≤f(x,y)≤M,那么存在
其中a是面積d的面積.
如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域D上是連續(xù)且非負(fù)的,并且D1是D的閉子區(qū)域,那么存在
性質(zhì)5(積分中值定理)如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域D上是連續(xù)的,那么至少有一個點(ξ,η)∈D,所以
其中a是面積d的面積.
性質(zhì)6(偶次奇零)設(shè)函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域d上是連續(xù)的:
●如果D關(guān)于X軸對稱,X軸以上的區(qū)域是D1,那么有
●如果D關(guān)于Y軸對稱,Y軸右側(cè)的面積是D1,那么有
即積分區(qū)域關(guān)于x軸對稱,被積函數(shù)關(guān)于y變量奇偶性。如果積分區(qū)域關(guān)于Y軸對稱,被積函數(shù)關(guān)于X變量有奇偶性,那么積分就是偶次奇零。
性質(zhì)7(旋轉(zhuǎn)對稱)如果函數(shù)f(x,y)在有界閉區(qū)域D上連續(xù),積分區(qū)域關(guān)于直線y=x軸對稱,直線y=x軸的下部表示為D1,直線y=x軸的上部表示為D2,則有
6.不要借助二重積分性質(zhì)來計算和比較積分大小
問題類型1:積分面積相同,但被積函數(shù)不同。通過分析被積函數(shù)的特征及其相互關(guān)系,比較同一積分區(qū)域內(nèi)被積函數(shù)的大小,借助積分的保序性來比較積分的大小。
問題類型2:被積函數(shù)相同,但積分區(qū)域不同。通過分析積分區(qū)域的特征和相互關(guān)系,利用積分的可加性和保序性對積分進(jìn)行了比較。
7.利用二重積分中值定理解決問題的特點
如果問題中包含二重積分模型,且條件或結(jié)論中也包含積分面積或被積函數(shù)表達(dá)式,則可以利用二重積分中值定理求解。二重積分中值定理在二重積分和被積函數(shù)之間架起了一座橋梁,使得二重積分可以直接用被積函數(shù)來描述,甚至可以將二重積分的一些問題轉(zhuǎn)化為被積函數(shù)來討論。
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