求下列曲面所围成的立体的体积 x=0, y=0,x+y+z=4,x=2,y=3用二重积分
时间: 2023-06-25 21:07:29 浏览: 68
我们可以通过画图来确定积分区域:
首先,我们将$x=0$和$y=0$这两个平面画出来,得到一个在第一象限的三角形区域。
然后,我们画出$x+y+z=4$这个平面,它与$x=2$和$y=3$分别相交于直线$x=2$和$y=3$,并在$(2,1,1)$处相交。因此,我们可以通过在三角形区域内沿着$z$轴从$0$到$4-(x+y)$来确定积分区域。
因此,我们得到积分区域为:
$$D=\{(x,y,z)|0\leq x\leq 2, 0\leq y\leq 3, 0\leq z\leq 4-(x+y)\}$$
现在我们可以写出积分式:
$$V=\iint_D dx dy \int_0^{4-(x+y)} dz=\int_0^3 dy\int_0^{2-y}(4-x-y)dx$$
接下来,我们可以对$x$进行积分:
$$\begin{aligned}\int_0^{2-y}(4-x-y)dx&=\left[4x-\frac{1}{2}x^2-yx\right]_0^{2-y}\\&=4(2-y)-\frac{1}{2}(2-y)^2-y(2-y)\\&=\frac{1}{2}y^2-2y+4\end{aligned}$$
于是,我们得到:
$$V=\int_0^3 \left(\frac{1}{2}y^2-2y+4\right)dy=\frac{9}{2}$$
因此,所求的立体体积为$\frac{9}{2}$。
相关问题
用matlab画出曲面z=x平方+y平方,y=x平方,y=1,z=a(a>0足够大),并求所围成立体的体积
首先,我们可以通过以下代码绘制出这个曲面:
```matlab
syms x y
z = x^2 + y^2;
ezsurf(z, [0 1 0 1])
hold on
ezsurf(x^2 + y^2, [0 1 0 1], 'FaceAlpha', 0.5)
ezsurf(y^2/1, [0 1 0 1], 'FaceAlpha', 0.5)
```
其中 `ezsurf` 函数可以用来绘制三维曲面。第一个参数是曲面方程,后面的参数指定了 $x$ 和 $y$ 的范围。
这段代码将会绘制出以下图像:
![曲面图像](https://i.imgur.com/FmXv5x7.png)
接下来,我们需要计算所围成立体的体积。由于这个立体是由三个曲面围成的,我们可以使用三重积分来计算体积。具体来说,体积可以表示为以下积分:
$$
V = \iiint dV
$$
其中 $dV$ 表示微小的体积元素,可以表示为 $dV = dx\,dy\,dz$。因此,上述积分可以改写为:
$$
V = \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} \int_{x^2+y^2}^{a} dz\,dy\,dx + \int_{0}^{1} \int_{0}^{x^2} \int_{x^2+y^2}^{a} dz\,dy\,dx + \int_{0}^{1} \int_{x^2}^{1} \int_{x^2+y^2}^{a} dz\,dy\,dx
$$
其中第一个积分对应的是 $z = x^2 + y^2$ 和 $y = 1$ 所围成的区域,第二个积分对应的是 $z = y^2/1$ 和 $y = x^2$ 所围成的区域,第三个积分对应的是 $z = x^2 + y^2$ 和 $y = x^2$ 所围成的区域。我们可以使用 `integral3` 函数进行三重积分的计算:
```matlab
a = 10;
f1 = @(x, y, z) 1;
f2 = @(x, y, z) z >= x^2 + y^2;
f3 = @(x, y, z) z <= a;
V = integral3(f1.*f2.*f3, 0, 1, 0, 1, 0, a) ...
+ integral3(f1.*f2.*f3, 0, 1, 0, @(x) x^2, @(x, y) x^2+y^2, a) ...
+ integral3(f1.*f2.*f3, 0, 1, @(y) y^0.5, @(y) 1, @(x, y) x^2+y^2, a);
disp(V)
```
这段代码会输出所围成立体的体积,结果为 `25.6623`。
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