已知L:x^2+y^2=4x,积分L(x+y)^2ds=
时间: 2024-06-13 07:07:35 浏览: 224
根据题目中的公式x^2+y^2=4x,我们可以将其转化为极坐标系下的方程形式,即r=4cosθ。同时,根据积分L(x+y)^2ds的形式,我们可以将其转化为极坐标系下的积分形式,即L(r(θ)cosθ+r(θ)sinθ)^2ds。因此,我们需要先求出r(θ),然后再代入积分式中进行计算。
将x^2+y^2=4x转化为极坐标系下的方程形式,有:
r^2=4rcosθ
r=4cosθ
对L(r(θ)cosθ+r(θ)sinθ)^2ds进行求解,有:
L(r(θ)cosθ+r(θ)sinθ)^2ds
=L(4cosθcosθ+4cosθsinθ)^2·√(1+(dr/dθ)^2)dθ
=L(4cosθ)^2·√(1+(-4sinθ/4cosθ)^2)dθ
=L(16cos^2θ)·√(1-sin^2θ)·dθ
=16Lcos^3θdθ
对上式进行积分,有:
∫16Lcos^3θdθ
=16L∫cos^3θdθ
=16L∫cos^2θ·cosθdθ
=16L∫(1-sin^2θ)·cosθd(sinθ)
=16L[-(1/3)cos^3θ](从0到π/2)
=16L/3
因此,积分L(x+y)^2ds的结果为16L/3。
相关问题
有一半径为R的半圆形构件,已知线密度函数:ℓ(x,y)=k(1-y),求该构件的质量
好的,根据题意,我们需要用到线密度函数和半圆形的面积来计算质量。先计算半圆形的面积:
半圆形的面积 S = πR²/2
接下来计算该构件的质量:
将半圆形分为无数个微小的线段,每个线段的质量可以表示为 Δm = ℓ(x,y)Δs,其中 ℓ(x,y) 是线密度函数,Δs 是线段的长度。
将 Δm 累加起来,即可得到整个半圆形的质量:
m = ∫∫Δm dxdy
考虑到半圆形的对称性,我们只需要计算上半圆形的质量,然后乘以2即可。
上半圆形的方程可以表示为 y = √(R² - x²),其中 x 的取值范围是 [-R, R]。
将线密度函数代入上式,得到 Δm = k(1-y)ds = k(1-√(R²-x²))ds,其中 ds = √(1 + (dy/dx)²)dx 是线段的长度元素。
将 dx 和 dy 用 x 表示,得到 ds = √(1 + (1/4x²)(R²-x²))dx。
将 Δm 代入上式,得到:
m = 2∫[0,R] k(1-√(R²-x²))√(1+(1/4x²)(R²-x²))dx
这是一个较为复杂的积分,可以通过数值积分的方法求解。具体方法可以参考数值积分相关的教材和资料。
最后得到的结果即为该构件的质量。
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