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高等数学重积分知识点笔记小结

梦染FaM(梨花芽叶) 2025-02-03 原文

一:二重积分

1:二重积分的概念与性质:

(1)首先知道什么叫曲顶柱体。(这里不多讲,不会百度)。

(2)定义:设f(x,y)是有界闭区域D上的有界函数,将闭区域D任意分成n个小闭区域oi,在每个小区域上取一点f(ai,bi),做乘积f(ai,bi)oi,并作和。如果当各个闭区域的直径中的最大值max趋近于0时,这和的极限总存在,且与闭区域D的分法及点f(ai,bi)无关,那么称此极限为函数f(x,y)在闭区域D上的二重积分。

 

(3)二重积分的六条重要性质:性质一:设a和b为常数,则*******

性质二:如果闭区间D被有限条曲线分为有限个部分闭区间,那么在D上的二重积分等于在各部分闭区间上的二重积分的和。例如D分为D1 D2两个闭区间。

性质三:如果在D上,f(x,y)<=g(x,y),那么有*********

性质四:如果在D上,f(x,y)=1,s为D的面积,那么*********:

性质五:设M和m分别是f(x,y)在闭区域D上的最大值和最小值,s是D的面积,则有*********

性质六(二重积分的中值定理):设函数f(x,y)在闭区域D上连续,s是D的面积,则在D上至少存在一点(u,v)使得:**********

 

2:二重积分的计算法:

(1)直角坐标系下的二重积分·的计算:

首先我们要了解两种类型(x或y)型下的二重积分的计算公式:

步骤;《1》画出积分区域:(x y面)判断是x型区域还是y型区域; 《2》然后根据所化区域分别写出x y的范围不等式;《3》对应代入上边总结的计算式子。注意这式子在计算时是从后往前算。

 

 

小结;一般考试时会出两种题型(根据所刷的题以及宋浩老师在高等数学中提到的):

《1》积分区域是长方形

《2》积分区域是长方形且f(x,y)=f1(x)f2(y)

 

(2)极坐标系下的二重积分的计算:

《1》二重积分的变量从直角坐标变换成极坐标的变换公式,其中pdpda就是及坐标系中的面积元素:

《2》常见题型有:D为圆域,扇形域,圆环域,及其一部分;f(x^2+y^2)或f(y/x)

《3》当极点区域D内部时,一个知识点小记:

 

(3)二重积分的换元法:

定理:设f(x,y)在xoy平面上的闭区域D上连续,若变换将uov平面上的闭区域D'变为xoy平面上的D,且满足1,x(u,v) ,y(u,v)在D'上具有一阶连续偏导数;   2,在D'上雅可比式J(u,v)=a(x,y)/a(u,v)不等于0;       3,变换T:D'->D是一对一的,则有二重积分的换元公式:

 

二:三重积分

1:三重积分的概念

定义:设f(x,y,z)是空间有界闭区域上的有界函数,将这一区域任意分为n个小闭区域。在每个小闭区域上任意取一点(ui,vi,hi),与该小区域做乘积并求和。如果当各小区域直径中的最大值趋于0时,这和的区域总存在,且与闭区域的分法和点(ui.vi.hi)的取法无关,那么称此极限为函数f(x,y,z)在闭区域上的三重积分。 dxdydz叫做直角坐标系中的体积元素。

 

2:利用直角坐标计算三重积分:三重积分的计算公式:

 

有时我们计算一个三重积分可以化为先计算一个二重积分,再计算一个定积分,既有下述计算公式。设空间区域h={(x,y,z)|(x,y)属于Dz,c1<=z<=c2},其中Dz是竖坐标z的平面截闭区域所得到的一个平面闭区域,则有:

3:利用柱坐标计算三重积分

设M(x,y,z)为空间内一点,并设点M在xoy面上的投影p的极坐标为p,a,则这样的三个数p,a,z就叫做点M的柱面坐标,这里规定p,a,z的变化范围为0<=p<正无穷;0<=a<=2pai;负无穷<z<正无穷;三组坐标面分别为p=常数,即以z轴为轴的圆柱面;a=常数,即过z轴的半平面;z=常数,即与xoy面平行的平面。x=pcosa    y=psina     z=z

当由直角坐标到柱坐标时 1)积分域一般为柱体,锥体,表面用柱面,锥面与其他曲面所围的空间体   2)被积函数一般应具有形式:f(x,y,z)=h(z)g(x^2+y^2)

4:利用球面坐标计算三重积分

0<=r<正无穷 ,0<=b<=pai ,0<=a<=2pai x=rsinbsina  y=rsinbsina  z=rcosb 三组坐标面分别为r=常数即以原点为心的球面;b=常数,即以原点为顶点,z轴为轴的圆锥面 a=常数,即过z轴的半平面dv=r^2sinbdrdadb球面坐体积元素。

 

三:重积分的应用

1:质心:

 

 

2:转动惯量:质点系的转动惯量等于各质点的转动惯量之和,故连续体的转动惯量可用积分计算

 

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