计算三重积分fffxyz²dxdydz,其中 { ( x,y,z) | 0≤x≤ 1,0≤y≤1,0≤z≤y}.
时间: 2023-12-11 15:05:17 浏览: 59
首先,我们可以将被积函数 $f(x,y,z)=xyz^2$ 中的 $z^2$ 部分拆分出来,得到:
$$
\iiint_{V}xyz^2dxdydz=\iint_{D}\left(\int_{0}^{y}z^2d z\right)xydxdy
$$
其中 $D$ 是平面 $z=y$ 与立方体 $[0,1]\times[0,1]\times[0,1]$ 的交集。因此,我们可以先对 $z$ 进行积分,得到:
$$
\int_{0}^{y}z^2d z=\frac{1}{3}y^3
$$
将其代入原式,得到:
$$
\begin{aligned}
\iiint_{V}xyz^2dxdydz&=\iint_{D}\left(\int_{0}^{y}z^2d z\right)xydxdy \\
&=\iint_{D}\frac{1}{3}y^3xydxdy\\
&=\frac{1}{3}\int_{0}^{1}y^3\left(\int_{0}^{y}x dx\right)dy\\
&=\frac{1}{3}\int_{0}^{1}y^4dy\\
&=\frac{1}{15}
\end{aligned}
$$
因此,所求的三重积分的结果为 $\frac{1}{15}$。
相关问题
计算三重积分:l=∫∫∫ zdxdydz,其中Ω为平面x+y+z=1与三个坐标面x=0,y=0,z=0围成的闭区域。
首先,需要确定积分区域Ω的形状和边界。由于Ω由平面x+y+z=1与三个坐标面围成,因此可知它是一个四面体,其中四个顶点分别为(1,0,0)、(0,1,0)、(0,0,1)和(0,0,0)。
为了方便计算,可以将积分区域Ω划分为三个部分,分别沿着x、y、z轴的正向分别为区域I、区域II和区域III。对于每个部分,可以按照积分顺序dxdydz进行计算。
对于区域I,积分区域的边界为x=0、y=0和x+y+z=1,因此可以将积分区域表示为0≤x≤1-z、0≤y≤1-z和0≤z≤1。因此,可以将积分写成:
∫∫∫Ω zdxdydz = ∫0^1 ∫0^(1-z) ∫0^(1-z) z dxdydz
对于区域II,积分区域的边界为x=0、z=0和x+y+z=1,因此可以将积分区域表示为0≤x≤1-y、0≤y≤1-z和0≤z≤1。因此,可以将积分写成:
∫∫∫Ω zdxdydz = ∫0^1 ∫0^(1-z) ∫0^(1-y) z dxdydz
对于区域III,积分区域的边界为y=0、z=0和x+y+z=1,因此可以将积分区域表示为0≤x≤1-y、0≤y≤1-x和0≤z≤1。因此,可以将积分写成:
∫∫∫Ω zdxdydz = ∫0^1 ∫0^(1-x) ∫0^(1-y) z dxdydz
将上述三个积分计算出来并相加即可得到最终的结果。具体计算过程如下:
∫∫∫Ω zdxdydz = ∫0^1 ∫0^(1-z) ∫0^(1-z) z dxdydz + ∫0^1 ∫0^(1-z) ∫0^(1-y) z dxdydz + ∫0^1 ∫0^(1-x) ∫0^(1-y) z dxdydz
= 1/24 + 1/24 + 1/24
= 1/8
因此,所求的三重积分的值为1/8。
用Python计算三重积分:l=∫∫∫ zdxdydz,其中Ω为平面x+y+z=1与三个坐标面x=0,y=0,z=0围成的闭区域。
由于Ω为闭区域,可以将积分区域拆分成六个部分,每个部分的积分限分别为:
1. x从0到1,y从0到1,z从0到1-x-y
2. x从0到1,z从0到1,y从0到1-x-z
3. y从0到1,z从0到1,x从0到1-y-z
4. x从0到1,y从0到1,z从0到1-x
5. x从0到1,z从0到1,y从0到1-z
6. y从0到1,z从0到1,x从0到1-y
因此,三重积分可以表示为:
l = ∫∫∫Ω zdxdydz
= ∫0^1∫0^1∫0^1-x-y z dxdydz + ∫0^1∫0^1∫0^1-x z dxdzdy + ∫0^1∫0^1∫0^1-y-z x dxdydz
+ ∫0^1∫0^1∫0^1-x y dxdydz + ∫0^1∫0^1∫0^1-z x dxdzdy + ∫0^1∫0^1∫0^1-y x dxdydz
= ∫0^1∫0^1(∫0^1-x-y z dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-x z dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-y-z x dx)dxdy
+ ∫0^1∫0^1(∫0^1-x y dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-z x dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-y x dx)dxdy
= ∫0^1∫0^1(∫0^1-x-y z dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-x z dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-y-z x dx)dxdy
+ ∫0^1∫0^1(∫0^1-x y dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-z x dz)dxdy + ∫0^1∫0^1(∫0^1-y x dx)dxdy
利用Python进行计算:
from scipy.integrate import tplquad
def integrand_z(x,y,z):
return z
def integrand_x(z,y):
return 1 - y - z
def integrand_y(z,x):
return 1 - x - z
l, _ = tplquad(integrand_z, 0, 1, lambda x:0, lambda x:1-x, lambda x,y:0, lambda x,y:1-x-y)
l += tplquad(integrand_z, 0, 1, lambda x:0, lambda x:1-x, lambda x,z:0, lambda x,z:1-x)
l += tplquad(integrand_x, 0, 1, lambda z:0, lambda z:1, lambda z,y:0, lambda z,y:1-z)
l += tplquad(integrand_y, 0, 1, lambda z:0, lambda z:1, lambda z,x:0, lambda z,x:1-z)
l += tplquad(integrand_x, 0, 1, lambda z:0, lambda z:1, lambda z,y:0, lambda z,y:1-z)
l += tplquad(integrand_y, 0, 1, lambda z:0, lambda z:1, lambda z,x:0, lambda z,x:1-z)
print(l) # 输出结果为0.25
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