Материал: 2276

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Вариант 22

1. Вычислить тройной интеграл (x y)dxdydz, где

V

V : y x; y 0; x 1; z x2 y2 ; z 0.

2. Найти объем тела, ограниченного поверхностями

z

z2 x2 y2

0 z 4 .

 

и

3. Вычислить массу тела, ограни-

С

 

 

 

ченного

поверхностями

x2 y2 4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y2

1;

z 0;z 2

(рис.

90),

если

 

 

 

 

 

бА

 

 

 

 

функцией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотность

 

задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(x, y,z)

x y

.

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Вычислить

тройной

интеграл

 

 

 

z

 

 

 

 

 

хdxdydz, где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V : y2 x2 2у ; z

x2 y2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найти объем тела, ограниченного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхностями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y2 z2 a2;x2 y2 z2;z 0(z 0).

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

3.

Вычислить

массу

тела, ограни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ченного

поверхностями

z 0;

z 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x x2 y2

(рис. 91), если плотность за-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 91

 

дается функцией (x, y,z) z

x2 y2

.

96

 

 

Вариант 24

 

 

 

 

 

 

z z

 

 

1. Вычислить тройной интеграл:

С

 

 

xydxdydz, где

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

V : z 1; y 0; x 0; z2 x2 y2 ;

 

 

z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найти объем тела, ограничен-

 

 

ного

 

 

 

 

поверхностями

y

 

4z x2 y2;x2 y2 z2

12 (внутри па-

 

 

раболоида).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

3. Вычислить массу тела, огра-

 

 

 

 

 

Р с. 92

 

 

ниченного

поверхностями

z 2 y2 ;

 

 

 

x 1;

x 1;

z 0

(рис.

92), если

 

 

 

 

плотность задается

 

(x, y,z) x.

 

 

 

 

функцией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 25

 

 

 

 

 

1.

Вычислить тройной

 

интеграл

 

 

 

zz

 

 

xdxdydz, где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V : z x 3y ; x y 1; x 0; y 0 ;

 

 

 

 

 

 

z 0.

бА

 

 

 

 

 

2. Найти объем тела, ограниченно-

 

 

 

 

 

 

го поверхностями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 y2 a2;x y z 3a;z 0.

 

 

 

 

 

 

уy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

3. Вычислить массу тела, ограни-

 

х

 

 

 

 

ченного

поверхностями

z 6 x2 y2 ;

 

 

 

 

 

 

z2 x2 y2 (рис. 93),

если

плотность

 

 

 

Рис. 93

 

задается функцией (x, y,z) y.

 

 

И

 

 

 

 

97

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы и задания для самопроверки

1.

Как определяется масса неоднородного тела с заданной плот-

ностью?

2. Дайте определение интегральной сумме.

С

3.

Что называется тройным интегралом от данной функции по

заданной области?

4.

формул руйте условия, необходимые для интегрируемости

функц

в заданной области.

5.Рассмотреть геометрическую интерпретацию тройного инте-

грала.

6.Как выч сляется тройной интеграл в цилиндрической системе коорд нат?

7.Как выч сляется тройной интеграл в сферических координа-

тах?

8.Укаж те связь между сферическими и декартовыми коорди-

натами.

9.Как ми формулами пользуются при вычислении координат центра масс трёхмерной о ласти?ибА

Д И

98

Глава 3. КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ

§ 1. Криволинейные интегралы первого рода

Рассмотрим задачу о нахождении массы неоднородной нити

С

(дуги

кривой, троса, провода, каната), если известна плотность

(x; y)

в каждой её точке. Разделим дугу на n достаточно малых уча-

стков li, так х, чтобы можно было приближенно считать плотность материала дуги на всем таком участке разбиения равной постоянной (р с. 94). На каждом участке выберем точку Pi .

y

величине

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M i 1

Mi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

Pi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

a

0

xi 1

xi

 

 

b

бА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В каждой элементарной части

li выберем по

 

одной точке

i i;ni и вычислим плотность i;ni

в точке Ρi . Тогда масса эле-

ментарного участка l

приближенноДбудет равна ;n l .

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i

i

Для массы всей дуги кривой получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m i;ni li .

 

 

 

 

 

 

 

(3.1)

 

 

 

 

 

i

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

Приближение (3.1) будет тем точнее, чем мельче будет разбие-

ние области l на элементарные части, т.е.

чем меньше будет наи-

большее расстояние между произвольными точками любой элементарной части li . Следовательно, можно принять, что

99

m lim i;ni li ,

(3.2)

0 i

 

где наибольший из диаметров элементарных частей li ; диаметр

li – наибольшее расстояние между произвольными ее точками.

 

С

 

Необходимость рассмотрения выражения вида (3.1) и предела (3.2) возникает при решении многих других физических и геометрических задач. В связи с этим дается следующее определение. Пусть

задана непрерывная

гладкая дуга АВ и в каждой точке этой дуги за-

Выражение

 

 

 

дана функц я f(Р). Дел м дугу

АВ на n элементарных частей li . В

каждой части li

выб

раем по одной точке Ρi i;ni li и составля-

ем выражен е

 

Ln

f Pi li .

 

(3.3)

 

 

 

 

i

 

 

Определен е 1.

 

 

вида (3.3) называется интегральной

суммой для функц

f P , если точки Pi лежат на дуге АВ.

 

Обознач м через наи ольший из диаметров элементарных об-

ластей li при раз иении дуги

В.

 

 

Определениеб2. Если существует предел

 

 

 

 

 

lim f Pi li ,

 

(3.4)

 

 

 

0 i

 

 

 

 

 

Д

и вы-

который не зависит отАВспособа разбиения дуги

на части li

бора точек Ρi , то этот предел называется криволинейным интегралом первого рода или криволинейным интегралом по длине дуги и обозна-

чается

 

И

 

 

 

f x; y dl.

(3.5)

l

 

 

Рассмотрим в пространстве XYZ кривую АВ, в каждой точке которой определена произвольная функция f (x, y,z).

Разобьем кривую на конечное число отрезков li . В каждой элементарной части li выберем по одной точке i i;ni; i и рассмотрим произведение значения функции в каждой точке разбиения на длину соответствующего отрезка f (Pi) li .

Аналогично сложив все полученные таким образом произведения, получим так называемую интегральную сумму функции f(x, y, z)

100