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
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