Изменить порядок интегрирования и вычислить двойной интеграл

1 ответ

Посмотреть ответы

Megamozg

2205

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

18 декабря 2022 15:20

Остались вопросы?

Найти нужный

Еще вопросы по категории Математика

Для чего нужно прочитать 10 книг по заданию '10 кн'?... Какое количество дециметров соответствует длине 10 сантиметров?... What is the climate like in Moscow?... 2. Дана функция z= f(x, y) и точки M1 M2. Вычислить: а) производную функции z=f (x,y) в точке M1 по направлению вектора M1 -> M2 ; б) значение... Найдите абсолютную погрешность числа 5/6 числом 0.84...