Кратные, криволинейные и поверхностные интегралы. Логинов А.Ю - 16 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

16
Зададим в области D, ограниченной кривыми ρ=Φ
1
(φ) и ρ=Φ
2
(φ),
где
φ
1 <
φ < φ
2
, непрерывную функцию z = f(φ, ρ) . Разобьем область D на
части Δ
S
ik
, ограниченные лучами ρ = ρ
i-1
и ρ = ρ
i
, выходящими из полюса,
и дугами окружностей
φ = φ
k-1
и φ = φ
k
с центром в полюсе, и составим
интегральную сумму
1
(())
n
nikik
ki
VfPS
=
=D
ее
, где P
ik
произвольная
точка, принадлежащая Δ
S
ik
. Найдем площадь части ΔS
ik
, не пересекаемой
границей области, как разность площадей двух секторов:
Рис. 8
(
)
22 *
11
()
222
i
ik i i k i k i i k i i k
S
r
rrj rjr rjrrj
D
D = +D D- D= + DD=DD,
где
*
2
i
ii i
r
rr r
D
<<+ . Учитывая, что площади частей, пересекаемых
границей области, стремятся к нулю при 0
k
j и 0
i
r, получим:
***
00
1
00
(, ) lim lim ( , )
ii
kk
n
nikiik
ki
D
fdd V f
rr
jj
rj r j r j r r j
=
жц
ч
з
== DD=
ч
з
ч
з
иш
ее
тт
22
11
()
()
(, ) .
f
dd
jj
jj
rj r r j
F
F
жц
ч
з
ч
з
=
ч
з
ч
з
ч
з
иш
тт
(20)
Пример 2.
Выведем с использованием двойного интеграла формулу для
площади круга радиуса R с центром в начале координат:
             Зададим в области D, ограниченной кривыми ρ=Φ1 (φ) и ρ=Φ2 (φ),
где φ1 < φ < φ2 , непрерывную функцию z = f(φ, ρ) . Разобьем область D на
части ΔSik , ограниченные лучами ρ = ρi-1 и ρ = ρi , выходящими из полюса,
и дугами окружностей φ = φk-1 и φ = φk с центром в полюсе, и составим
                                                n
интегральную сумму V n =                        е (е            f (Pik )D S ik ) , где Pik – произвольная
                                                k=1   i

точка, принадлежащая ΔSik . Найдем площадь части ΔSik , не пересекаемой
границей области, как разность площадей двух секторов:




                                                                Рис. 8



D S ik =
               1
               2
                 ( r i + D r i )2 D j   k   -
                                                1 2
                                                 r Dj
                                                2 i         k        (
                                                                    = ri +
                                                                             Dri
                                                                              2  )
                                                                                 DriDj   k   = r i*D r i D j k ,

                               Dri
где r i < r i* < r i +             . Учитывая, что площади частей, пересекаемых
                                2
границей области, стремятся к нулю при D j                               k   ® 0 и D r i ® 0 , получим:
                                                                n
                                                              ж                         ц
                                                                                        чD j
                                                              з
                                                 Dri ® 0 е з
                                                              зе
                                                                        *     * *
тт       f ( r , j )d r d j = lim V n =
                            Dri ® 0
                                                    lim
                                                         k = 1и i
                                                                  f ( r i , j  )
                                                                              k ir D r iч
                                                                                        ч
                                                                                        ш
                                                                                               k   =
 D
                            Dj k ® 0             Dj k ® 0

     жF 2 (j )
     j   2               ц
                         ч
     зз
= т з т f ( r , j )r d r ч
                         ч
                         чdj .                                                                          (20)
      ззи                ч
                         ш
  j 1 F 1(j )




              Пример 2.
             Выведем с использованием двойного интеграла формулу для
площади круга радиуса R с центром в начале координат:


                                                            16