Остання формула виражає фізичне тлумачення потрійного інтеграла. Геометричного тлумачення цей тип інтеґрала не має, оскільки немає геометричного тлумачення чотиривимірної системи координат. Теорема існування такого інтеґрала крім неперервності в області підінтеґральної функції також вимагає скінченності області інтеґрування. Область ми будемо називати правильною, якщо перетинаюча її пряма паралельна осі ОХ (відповідно ОУ та OZ) перетинає її поверхню лише в двох точках – в одній точці входить в область і в одній виходить з неї. Обчислення потрійного інтеґрала, у випадку правильності відповідних областей (таких, як на рис. 5.1) зводиться до обчислення трьох одновимірних інтегралів. Правильна трьохвимірна область V (рис.5.1) може бути спроектована на площину ХОУ в правильну двох вимірну область D. Ця двохвимірна область може бути спроектована на вісь ОХ у виді відрізка з початком в точці і кінцем в точці . Якщо рівняння кривих, які обмежують область D, – нижня крива та – верхня крива, то маємо формулу для обчислення потрійного інтегралу
(5.3)
Звичайно, ця формула симетрична, тобто зовнішній інтеграл можна взяти по у середній по z, внутрішній по х. Інтегрувати можна в любому порядку. Цей порядок ми обираємо самі в залежності від виду області та підінтегральної функції.
Властивості потрійного інтеграла аналогічні властивостям подвійного.
1) ) (5.4)
2) (5.5)
3) (5.6)
4) (5.7)
5) де V – об’єм , (5.8)
6) Теорема про середнє значення: де (5.9)
П.1.Оцінити інтеграл
Розв’язок. Оцінювати будемо за (5.8). Обєм куба . Найменше значення підінтегральної функції в цьому кубові буде в точці (1,1,1) . Найбільше значення підінтегральної функції в цьому кубові буде в точці (3,3,3) , А тому
.
П.2. Розставити границі інтегруваня в потрійному інегралі де V-область обмежена площинами x+2y+3z=6 ;x=0; y=0; z=0;
Розв’язок : Зобразимо область на рисунку , перетворивши рівняння площини у рівняння у відрізках:. Рівняння прямої АВ на площині хOу має вид Зовнішній інтеграл беремо вздовж осі ОХ. Очевидно, що 0; середній інтеграл беремо за змінною у. Щоб визначити межі в яких змінюється у при 0, беремо на відрізку довільну точку N і проводимо через неї пряму паралельну осі у. Довжина відрізка NM і буде довжиною по якій ми інтегруємо за у-ком. Нижній кінець (точна N) цього відрізка на площині має координати ; а верхній – (точка М) . Таким чином межі середнього інтеграла будуть . Щоб визначити межі інтегрування за змінною z, на відрізку NM візьмемо довільну точку Q. Проведемо через неї пряму паралельну осі z. Ця пряма перетне нашу область V в двох точках Q i K. В точці Q вона ввійде в область, а в точці K вийде з неї. Відрізок QK і буде відрізком інтегрування за змінною z. Очевидно в просторі координати точки Q будуть: . Координати точки K на площині будуть: просторову координату z треба знаходити з умови, що точка К лежить на площині і, якщо дві координати х і у уже визначені, то з рівняння площини . Таким чином .
Розставляючи границі інтегрування мислимо слідуючим образом. Якщо х буде змінюватись від 0 до 6 , а точка Q , буде “бігати” вздовж відрізка MN від N до M, то тоді Q побуває в кожній точці області обмеженої трикутником АОВ, а точна К побуває в кожній точці області, обмеженої трикутником АВС, а тому: .
П.3 Обчислити , де V область обмежена поверхнями
Область V є трикутна піраміда з основою АВО, у якої бічна грань АОС вигнута поверхня z=xy. Обчислюючи цей інтеграл, всю фігуру зображувати не обов’язково. Границі інтегрування по z задані в умові в явному виді . Границі інтегрування по у теж задані в умові . Лише для змінної х маємо одне значення, а тому побудуємо на площині хОу область інтегрування. Нею є трикутник ОАВ, рівняння сторін якого будуть: ОА: у=0; ОВ: у=х; АВ: х=2. Звідси добре видно, що .
. Відповідь 4
5.3. Заміна змінних у потрійному інтегралі.
Криволінійні (циліндричні й сферичні) координати
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.