∭ E e − ( x 2 + y 2 + z 2 ) √ x 2 + y 2 + z 2 d V , 其中 E 是由球体 x 2 + y 2 + z 2 = 1 和 x 2 + y 2 + z 2 = 9 界定的区域。
时间: 2024-03-11 17:44:58 浏览: 122
19-20高等数学II期中试卷_61
将积分区域 E 转换为球坐标系下的积分区域,有:
1 ≤ r ≤ 3
0 ≤ θ ≤ 2π
0 ≤ φ ≤ π
因此,可以将原积分转化为:
∫_0^π ∫_0^(2π) ∫_1^3 e^(-r^2) r^2 sinφ dr dθ dφ
由于积分区域对 θ 和 φ 没有限制,因此可以将二重积分提到最外层,得到:
∫_1^3 e^(-r^2) r^2 dr ∫_0^π sinφ dφ ∫_0^(2π) dθ
对于 ∫_0^π sinφ dφ,有:
∫_0^π sinφ dφ = [-cosφ]_0^π = 2
对于 ∫_0^(2π) dθ,有:
∫_0^(2π) dθ = 2π
因此,可以将原积分化简为:
∫_1^3 e^(-r^2) r^2 dr * 2π * 2
通过变量代换 u = r^2,可以将原积分化为:
∫_1^9 e^(-u) du * π
解这个积分,有:
∫_1^9 e^(-u) du = [-e^(-u)]_1^9 = e^(-1) - e^(-9)
因此,最终的积分结果为:
π * (e^(-1) - e^(-9)) * 4
或者:
4π / (e - e^(-9))
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