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”当幼儿看到闪电时,我告诉他“这叫电光闪闪。
”接着幼儿听到雷声惊叫起来,我抓住时机说:
“这就是雷声隆隆。
”一会儿下起了大雨,我问:
“雨下得怎样?
”幼儿说大极了,我就舀一盆水往下一倒,作比较观察,让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。
雨后,我又带幼儿观察晴朗的天空,朗诵自编的一首儿歌:
“蓝天高,白云飘,鸟儿飞,树儿摇,太阳公公咪咪笑。
”这样抓住特征见景生情,幼儿不仅印象深刻,对雷雨前后气象变化的词语学得快,记得牢,而且会应用。
我还在观察的基础上,引导幼儿联想,让他们与以往学的词语、生活经验联系起来,在发展想象力中发展语言。
如啄木鸟的嘴是长长的,尖尖的,硬硬的,像医生用的手术刀―样,给大树开刀治病。
通过联想,幼儿能够生动形象地描述观察对象。
主要内容
二重积分
定义
性质
①②
③
④⑤⑥
⑦⑧
计算法
利用直角坐标计算
把D写成X型区域
把D写成Y型区域
利用极坐标计算
三重积分
投影法(针刺法、先一后二法)
截面法(切片法、先二后一法)
利用柱面坐标计算
利用球面坐标计算
应用
求立体的体积、求曲面的面积、求质量、重心、转动惯量等
课后习题全解
习题9-1
★1.设有一平面薄板(不计其厚度),占有面上的闭区域,薄板上分布着面密度为的电荷,且在上连续,试用二重积分表达该板上的全部电荷.
解:
将任意分割成个小区域,在第个小区域上任取一点,由于在上连续和很小,所以用作为上各点函数值的近似值,则上的电荷
从而该板上的全部电荷
其中是各中的最大直径。
★★2.利用二重积分定义证明:
(1)(为区域的面积);
(2)(其中为常数);
(3),
其中,为两个无公共内点的闭区域。
证明:
(1)这里,被积函数,由二重积分的定义,对任意分割和取点法,
∴,其中是各中的最大直径。
(2)
(3)将任意分割成个小区域,是其各小区域的最大直径,将任意分割成个小区域,有类似的意义。
记,,于是对应区域就分成了个区域,当时,有且,因为,无公共内点,将以上分割反过来处理:
先将分割为个区域,此分割在上的部分为,个小区域。
于是当在上可积时,便可如下推出在上可积(或反过来也一样),且有
★★3.判断积分的符号
由于,所以,且当时,,
于是
★★4.判断下列积分值的大小:
,,
,其中由,,,围成,则之间的大小顺序为()
A.B.C.D.
因为被比较积分的积分区域相同,故可从被积函数来判断,在区域上,,当时,,从而当时,
,其中的只有在边界处才可能取到
所以,故应选C.
★★★5.估计下列二重积分的值:
(1),其中是矩形闭区域,;
(2),其中是圆形闭区域;
(1),,,
(2)圆形闭区域的面积为,在中,
即,,
即
★★★6.试用二重积分性质证明不等式
,其中:
,.
当时,,由重积分的性质即得
,证毕。
★★★★7.计算,其中由中心在原点,半径为的圆所围成。
在上连续,由二重积分的中值定理知,在内至少存在一点,使得,于是有
===1
习题9-2
★1.计算下列二重积分:
(1),其中:
,;
(2),其中闭区域由坐标轴与所围成;
(3),其中:
(4),其中:
(1)==
而===,所求=
(2)积分区域:
,
所求====
(3)===
==1
(4)===
其中====
所求=
★★2.画出积分区域,并计算下列二重积分:
(1),其中:
(2),其中是由,,所围成的区域
(3),其中是以,,为顶点的三角形闭区域
(4),其中是由,,所围成的区域
(1)所求==
(2)所求====
(3)所求====
(4)所求===
=(和书上答案不一样)
★★3.改变下列二次积分的积分次序:
(1);
(2);
(3);
(4);
(5)
(1)原式==
(2)由二次积分的积分限有,,改变积分次序后积分限为,所以,原式=
(3)积分区域D:
,,可改写为,
所以,原式=
(4)由二次积分的积分限,画出积分区域可改写为
所以,原式=
(5)由二次积分的积分限画出积分区域知原式=
★★4.设是由不等式所确定的有界闭区域,求二重积分
由对称性=0
所以=
★★5.求证=
画出积分区域知左边===
★★6.如果二重积分的被积函数是两个函数和的乘积,即=,积分区域,证明=
=
★★7.设平面薄片所占的闭区域由直线,和轴所围成,它的面密度,求该薄片的质量。
设该薄片的质量为,则质量元素
★★8.求曲线所围成的平面图形的面积。
该曲线所围成的区域为:
,故所求面积
令,,则,
★★9.用二重积分表示由曲面,,所围成的立体的体积。
将所围立体视为以平面为顶,以面上的圆为底的曲顶柱体,根据二重积分的几何意义,所求的体积为
★★★10.求由曲面,,,所围成的立体的体积。
由于所围立体的底部为区域:
,,顶部是旋转抛物面,所以所求体积===
★★11.求由曲面和所围成的立体的体积。
该立体的上顶面为,下顶面为两曲面的交线为,故交线所围平面区域为平面上的圆域
=,令,,则,
习题9-3
★1.化二重积分为极坐标形式的二次积分,其中积分区域为
(1)
(2)(3)
(1)积分区域为圆域,故=
(2)积分区域为环域,故=
(3)积分区域为圆心在,半径为1的圆域,故
★★2.化下列二次积分为极坐标形式的二次积分
(1)画出积分区域草图知
(2)=
(3)=
★★3.利用极坐标计算下列二重积分:
(1),其中是由所围成的闭区域。
(2),其中是由与轴所围成的上半部分闭区域。
(3),其中是由圆周与坐标轴所围成的在第一象限内的闭区域。
(4),其中是由,,,所围成的在第一象限内的闭区域。
(1)===
(2)画出积分区域的草图知:
,,上半圆的极坐标方程为,所以
(3)所求===
(4)经极坐标变换,边界曲线方程为,,,,故
所求===
★★★4.选用适当的坐标计算下列各题:
(1),其中是由与所围成的闭区域。
(2),其中是由圆周,及所围成的闭区域。
,
(4),其中是由圆周与坐标轴所围成的在第一象限内的闭区域。
(5),其中:
(1)利用极坐标计算。
抛物线的极坐标方程为即,所求=====
(2)本题用直角坐标计算比较简单。
积分区域可表示为,,故
所求=====
(3)画出积分区域的草图,采用极坐标计算,可表示为,,故所求==
(4)画出积分区域的草图,采用极坐标计算,可表示为,
故所求==令,则,
1
(5)画出积分区域的草图,采用极坐标计算,
★★5.求区域的体积,其中由,,所围成。
注意到曲面在第一、三象限时位于面的上方,在第二、四象限时位于面的下方。
曲面在面上的投影区域为:
,故所求体积为
★★★6.求球体与所围公共部分的体积。
因为两球面的交线为,所以两球体公共部分在面上的投影区域为:
,故
★★7.设均匀薄片所占的闭区域由,,所围成,求此薄片的重心。
不妨设该薄片的面密度为1,则该薄片的质量
静矩====
重心坐标=,==即重心在点
★★8.设半径为1的半圆形薄片上各点处的面密度等于该点到圆心的距离,求此半圆的重心坐标及关于轴(直径边)的转动惯量。
依题意,面密度。
由对称性知,重心必在轴,即,故只需计算。
===
所以==即重心坐标为
对于轴的转动惯量为===
★★9.设均匀薄片(面密度为常数1)所占闭区域由抛物线与直线所围成,求和
====
★★★10.设有一由,及所围成的均匀薄片(密度为1),问此薄片绕哪一条垂直于轴的直线旋转时转动惯量最小?
====
令==0,得
由于=所以当时最小。
★★★11.计算,其中为椭圆形闭区域:
作广义极坐标变换,,则被积函数。
区域:
化为,即:
,,而
====所以,原式=
★★★12.计算
由对称性知=,
所以,原式=作变换则=1
由对称性知===
所以,所求==
★★★13.计算重积分,其中是由直线,和所围成。
作变换,,则被积函数。
区域化为:
★★★14.进行适当的变量代换,化二重积分为单积分,其中为由曲线,,,所围成的闭区域。
作变换,,则,,化为:
,而
====所以,所求=
★★★15.作适当的变换,证明等式=,其中闭区域:
画出积分区域的草图,并结合被积函数的形式,作变换,,即,,区域化为:
===,所以=
习题9-4
★★1.化三重积分为三次积分,其中积分区域分别是:
(1)由,,所围成的闭区域;
(2)由六个平面,,,,,所围成的闭区域;
(3)由曲面及所围成的闭区域。
(1)想像的形状,可把表示为,,
所以,=
(2)画出积分区域的草图,可知区域介于平面与之间,且,在面上的投影区域为:
,,所以
(3)不难求得两曲面的交线在面上的投影为,在面上的投影区域为:
,所以
★★2.设有一物体,占有空间闭区域:
,,,在点处的密度为,计算该物体的质量。
该物体的质量
=====18
★★3.设积分区域:
,,,证明:
左边===
==右边
★★4.计算,其中是由曲面,,,所围成的区域。
根据题意,积分区域可表示为:
,,,所以
★★★5.计算,其中是由,,和所围成的四面体。
解