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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

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,,

★★★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。

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