如果積分區域D既不是x型區域,也不是y型區域,這時可以先將區域D劃分為若幹小區域,使每個小區域是x型區域或y型區域。從而可以根據公式計算出每個小區域上的積分,根據二重積分的區域可加性,將每個小區域上的積分作和,便得到D上的積分。
【例10.2.1】計算D(x+y)2dxdy,其中D是由x軸,y軸及直線x+y=1所圍成的閉區域。
解積分區域D是一個三角形,既是x型區域,又是y型區域。
(1)把D看成x型區域,先對y再對x積分,
D(x+y)2dxdy=∫10dx∫-x+10(x+y)2dy
=∫1013(x+y)2-x+10dx
=∫1013-13x3dx
=14.
(2)把D看成y型區域,先對x再對y積分,得D(x+y)2dxdy=∫10dy∫-y+10(x+y)2 dx=14【例10.2.2】計算Dxydxdy,其中D是由拋物線y2=x以及直線y=x-2所圍成的閉區域。
解(1)積分區域,則D是一個y型區域。
Dxydxdy=∫2-1dy∫y+2y2xydx=∫2-112x2yy+2y2dy
=12∫2-1[y(y+2)2-y5]dy=458;
(2)將區域D分成D1與D2兩個小區域,可得Dxydxdy=D1xydxdy+D2xydxdy=∫10dx∫x-xxydy+∫41dx∫xx-2xydy=∫10x2y2x-xdx+∫41x2y2xx-2dx=0+458=458.
二、在極坐標係下計算二重積分
某些二重積分,在直角坐標係下計算比較困難。但是被積函數和積分區域的邊界曲線用極坐標方程表示比較簡單,此時我們通常利用極坐標計算這些二重積分。下麵我們研究二重積分在極坐標係下的形式。
在極坐標係下,我們通常用兩組曲線r=ri與θ=θi,即一組同心圓與一組過原點的射線,將區域D任意分成n個小區域。那麼,由r=ri,r=ri+1,θ=θi與θ=θi+1圍成的小區域的麵積Δσi為
Δσi=12r2i+1(θi+1-θi)-12r2i(θi+1-θi)
=12(ri+1+ri)(ri+1-ri)(θi+1-θi)
≈riΔriΔθi.
因此,麵積元素dσ可表示為dσ=rdrdθ,稱為極坐標係中的麵積元素。
再由直角坐標與極坐標的關係:x=rcosθ,y=rsinθ,可得Df(x,y)dxdy=Df(x,y)dσ=Df(rcosθ,rsinθ)rdrdθ。
如果積分區域D既不是x型區域,也不是y型區域,這時可以先將區域D劃分為若幹小區域,使每個小區域是x型區域或y型區域。從而可以根據公式計算出每個小區域上的積分,根據二重積分的區域可加性,將每個小區域上的積分作和,便得到D上的積分。
【例10.2.1】計算D(x+y)2dxdy,其中D是由x軸,y軸及直線x+y=1所圍成的閉區域。
解積分區域D是一個三角形,既是x型區域,又是y型區域。
(1)把D看成x型區域,先對y再對x積分,
D(x+y)2dxdy=∫10dx∫-x+10(x+y)2dy
=∫1013(x+y)2-x+10dx
=∫1013-13x3dx
=14.
(2)把D看成y型區域,先對x再對y積分,得D(x+y)2dxdy=∫10dy∫-y+10(x+y)2 dx=14【例10.2.2】計算Dxydxdy,其中D是由拋物線y2=x以及直線y=x-2所圍成的閉區域。
解(1)積分區域,則D是一個y型區域。
Dxydxdy=∫2-1dy∫y+2y2xydx=∫2-112x2yy+2y2dy
=12∫2-1[y(y+2)2-y5]dy=458;