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二重積分幾何意義

二重積分的的幾何意義本身就是計算空間幾何體的體積。

壹、二重積分

二重積分是二元函數在空間上的積分,同定積分類似,是某種特定形式的和的極限。本質是求曲頂柱體體積。重積分有著廣泛的應用,可以用來計算曲面的面積,平面薄片重心等。平面區域的二重積分可以推廣為在高維空間中的(有向)曲面上進行積分。

二、二重積分公式

二重積分公式是f(x,y)≦g(x,y)。設二元函數z=f(x,y)定義在有界閉區域D上,將區域D任意分成n個子域,並以表示第個子域的面積。在上任取壹點作和。如果當各個子域的直徑中的最大值趨於零時,此和式的極限存在,且該極限值與區域D的分法及的取法無關,則稱此極限為函數在區域上的二重積分,記為,即。

這時,稱在上可積,其中稱被積函數,稱為被積表達式,稱為面積元素,稱為積分區域,稱為二重積分號。

三、二重積分應用

在空間直角坐標系中,二重積分是各部分區域上柱體體積的代數和,在xoy平面上方的取正,在xoy平面下方的取負。某些特殊的被積函數f(x,y)的所表示的曲面和D底面所圍的曲頂柱體的體積公式已知,可以用二重積分的幾何意義的來計算。

例如二重積分,其中,表示的是以上半球面為頂,半徑為a的圓為底面的壹個曲頂柱體,這個二重積分即為半球體的體積。

二重積分和定積分壹樣不是函數,而是壹個數字。因此若壹個連續函數f(x,y)內含有二重積分,對它進行二次積分,這個二重積分的具體數值便可以求解出來。如函數,其積分區域D是由所圍成的區域。其中二重積分是壹個常數,不妨設它為A。對等式兩端對D這個積分區域作二重定積分。