密度为 ρ(x,y) =4- (2x²+y²) 的曲线 x²+y²=1 的质量M是什么
时间: 2023-10-10 12:14:04 浏览: 245
该曲线为单位圆 $x^2+y^2=1$,因此可以使用极坐标系进行计算。在极坐标系下,密度为 $\rho(r,\theta)=4-(2r^2\cos^2\theta+r^2\sin^2\theta)=4-r^2$,因此质量可以表示为:
$$
M = \iint_D \rho(r,\theta)r\mathrm{d}r\mathrm{d}\theta = \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta \int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r
$$
对 $r$ 进行积分,可以得到:
$$
\int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r = \left[2r^2-\dfrac{1}{3}r^4\right]_0^1 = \dfrac{5}{3}
$$
因此,质量为:
$$
M = \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta \int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r = \left[\dfrac{5}{3}r^2\right]_0^1 \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta = \dfrac{5}{3} \cdot 2\pi = \boxed{ \frac{10}{3}\pi}
$$
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$$
M = \iint_D \rho(r,\theta)r\mathrm{d}r\mathrm{d}\theta = \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta \int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r
$$
对 $r$ 进行积分,可以得到:
$$
\int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r = \left[2r^2-\dfrac{1}{3}r^4\right]_0^1 = \dfrac{5}{3}
$$
因此,质量为:
$$
M = \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta \int_0^1 (4-r^2)r\mathrm{d}r = \left[\dfrac{5}{3}r^2\right]_0^1 \int_0^{2\pi} \mathrm{d}\theta = \dfrac{5}{3} \cdot 2\pi = \boxed{\textbf{(D) }5\pi}
$$
直角坐标系下积分区域 D={(x,y)|x²+y² ≤2y},则在极坐标系下,积分区域D的不等式形式是 什么
### 回答1:
在极坐标系下,我们有 $x=r\cos\theta$ 和 $y=r\sin\theta$,因此不等式 $x^2y^2\leq 2y$ 可以变形为 $r^4\cos^2\theta\sin^2\theta\leq 2r\sin\theta$,即 $r^3\leq \frac{2}{\cos^2\theta\sin\theta}$。因此,积分区域 $D$ 在极坐标系下的不等式形式是 $0\leq r\leq\left(\frac{2}{\cos^2\theta\sin\theta}\right)^{1/3}$。
### 回答2:
在极坐标系下,积分区域D的不等式形式为ρ² ≤ 2ρ sinθ,其中ρ是极径,θ是极角。这是因为在直角坐标系下,积分区域D可以表示为x² + y² ≤ 2y,将直角坐标转换为极坐标,即x = ρ cosθ,y = ρ sinθ,代入原不等式中得到 (ρ cosθ)² + (ρ sinθ)² ≤ 2(ρ sinθ),整理得到ρ² ≤ 2ρ sinθ。因此,在极坐标系下,积分区域D的不等式形式为ρ² ≤ 2ρ sinθ。
### 回答3:
在直角坐标系下,积分区域 D={(x,y)|x² y² ≤2y} 表示的是由曲线 x²y² = 2y 所围成的区域。为了将其转换为极坐标系下的不等式形式,首先需要将曲线方程转换为极坐标形式。
在极坐标系下,直角坐标 (x, y) 可以表示为极坐标 (r, θ),其中 x = rcosθ,y = rsinθ。将直角坐标系下的曲线方程 x²y² = 2y 转换为极坐标形式则为 (rcosθ)²(rsinθ)² = 2rsinθ,化简得 r⁴sin⁴θ - 2rsinθ = 0。
进一步化简得 r(r³sin⁴θ - 2sinθ) = 0。由此可得到两个方程:r = 0 和 r³sin⁴θ - 2sinθ = 0。其中 r = 0 对应于极坐标系的原点,即 (0, 0)。
而 r³sin⁴θ - 2sinθ = 0 则表示极坐标系中的曲线。将其化简为不等式形式,可以得到极坐标系下积分区域 D 的不等式形式为 r³sin⁴θ - 2sinθ ≥ 0。
总结起来,积分区域 D 在极坐标系下的不等式形式为 r³sin⁴θ - 2sinθ ≥ 0。
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