Изменить порядок интегрирования и вычислить двойной интеграл

1 ответ

Посмотреть ответы

DevAdmin

1720

Решение.
$\displaystyle \int\limits_{-2}^2\, dx\int\limits_{-\frac{\sqrt2}\sqrt}^{\frac{\sqrt2}\sqrt}\, dy$
Область, по которой ведётся интегрирование - это эллипс с центром в точке (0,0) , большой полуосью a=2 и малой полуосью b=√2 . Действительно,
$y=\dfrac{\sqrt2}\cdot \sqrt\ \ \Rightarrow \ \ \ y^2=\dfrac\ \ ,\ \ 2y^2=4-x^2\ \ ,\ \ x^2+2y^2=4\ \Big|:4\ \Rightarrow$
$\dfrac+\dfrac=1$ - эллипс , центр (0,0) , а=2 , b=√2 .
Выразим переменную х .
$\dfrac=1-\dfrac\ \ ,\ \ x^2=4\cdot \dfrac\ \ ,\ \ x^2=2(2-y^2)\ \ ,\ \ x^2=4-2y^2\ ,\\\\x=\pm \sqrt$
Получили уравнения правой и левой половинок эллипса .
Поменяем порядок интегрирования .
$\displaystyle \int\limits_{-2}^2\, dx\int\limits_{-\frac{\sqrt2}\sqrt}^{\frac{\sqrt2}\sqrt}\, dy=\int\limits_{-\sqrt2}^{\sqrt2}\, dy\int\limits_{-\sqrt}^{\sqrt}\, dx=\int\limits_{-\sqrt2}^{\sqrt2}\, (\sqrt+\sqrt)\, dy=$

$\displaystyle =2\int\limits_{-\sqrt2}^{\sqrt2}\, \sqrt\, dy=2\sqrt2\int\limits_{-\sqrt2}^{\sqrt2}\, \sqrt\, dy=\\\\\\\bullet \int \sqrt\, dy=\Big[\ y=\sqrt2\, sint\ ,\ sint=\frac{\sqrt2}\ ,\ t=arcsin\frac{\sqrt2}\ ,\\\\\\dy=\sqrt2\, cost\, dt\ \Big]=\int \sqrt\cdot \sqrt2\, cost\, dt=2\cdot \int \sqrt\cdot cost\, dt=\\\\\\=2\int \sqrt\cdot cost\, dt=2\int cost\cdot cost\, dt=2\int cos^2t\, dt=2\int \frac\, dt=$

$\displaystyle =\int dt+\int cost\, dt=t+sint+C=arcsin\frac{\sqrt2}+\frac{\sqrt2}+C\ \ \bullet$

$\displaystyle =2\sqrt2\cdot \Big(arcsin\frac{\sqrt2}+\frac{\sqrt2}\Big)\Big|_{-\sqrt2}^{\sqrt2}=\\\\\\=2\sqrt2\cdot \Big(arcsin\frac{\sqrt2}{\sqrt2}+\frac{\sqrt2}{\sqrt2}-arcsin\frac{-\sqrt2}{\sqrt2}-\frac{-\sqrt2}{\sqrt2}\Big)=\\\\\\=2\sqrt2\cdot \Big(arcsin1+1+arcsin1+1\Big)=2\sqrt2\cdot (2arcsin1+2)=\\\\\\=2\sqrt2\cdot (2\cdot \frac{\pi }+2)=2\sqrt2\cdot (\pi +2)$

Хороший ответ

17 декабря 2022 19:19

Остались вопросы?

Найти нужный

Еще вопросы по категории Математика

Кем был избран первый царь земским собором?... Грузовая машина прошла 1500 км. Сколько горючего было израсходовано, если на каждые 50 км пути требуется 16 литров горючего?... Между сторонами угла (ab), равного 60 градусов, проходит луч с. Найдите углы (ас) и (bc), если: 1) угол (ас) на 30 градусов больше угла (bc); 2)угол (... Как перевести 1 час 20 минут в минуты?... Поезд "Москва-Астрахань" находится в пути 30 часов. Пассажир выехал из Москвы в понедельник 29 апреля в 12 часов 15 минут. Когда и во сколько он прибу...