运用柱坐标系计算三重积分 ∫ ∫ ∫ E √ x 2 + y 2 d V ,其中 E 是由 圆形抛物面 z = 1 − 16 ( x 2 + y 2 ) 和 x y 平面界定的区域
时间: 2024-04-01 07:31:35 浏览: 143
在柱坐标系下三重积分计算法的探讨 (2009年)
在柱坐标系下,被积函数为:
f(r,θ,z) = √(r^2cos^2θ + r^2sin^2θ) * r = r^2
积分区域 E 由圆形抛物面 z = 1 − 16 ( x 2 + y 2 ) 和 x y 平面界定,可以表示为:
0 ≤ z ≤ 1 − 16(r^2),0 ≤ r ≤ √(1/16-z),0 ≤ θ ≤ 2π
将 f(r,θ,z) 代入三重积分的公式,得到:
∫0^1-16∫0^2π∫0^√(1/16-z) r^2 * r drdθdz
对 r 进行积分,得到:
∫0^1-16∫0^2π∫0^√(1/16-z) r^3 drdθdz = ∫0^1-16∫0^2π [(1/4) * (1/16-z)^(3/2)] dθdz
对 θ 和 z 进行积分,得到:
∫0^1-16∫0^2π [(1/4) * (1/16-z)^(3/2)] dθdz = (1/2) * π * ∫0^1-16 (1/4) * (1/16-z)^(3/2) dz
令 u = 1/16 - z,代入得:
(1/2) * π * ∫0^(1/16) (1/4) * u^(3/2) du = (1/10) * π * (1/16)^(5/2) = π/5120
因此,所求的三重积分的值为 π/5120。
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