將二重積分變成極座標形式,並計算其值

時間 2021-09-13 01:12:28

1樓:承冷菱

在數學中,極座標系是乙個二維座標系統。該座標系統中任意位置可由乙個夾角和一段相對原點—極點的距離來表示。極座標系的應用領域十分廣泛,包括數學、物理、工程、航海、航空以及機械人領域。

在兩點間的關係用夾角和距離很容易表示時,極座標系便顯得尤為有用;而在平面直角座標系中,這樣的關係就只能使用三角函式來表示。對於很多態別的曲線,極座標方程是最簡單的表達形式,甚至對於某些曲線來說,只有極座標方程能夠表示。

正如所有的二維座標系,極座標系也有兩個座標軸:

(半徑座標)和

(角座標、極角或方位角,有時也表示為

或座標表示與極點的距離,

座標表示按逆時針方向座標距離0°射線(有時也稱作極軸)的角度,極軸就是在平面直角座標系中的x軸正方向。

比如,極座標中的(3, 60°)表示了乙個距離極點3個單位長度、和極軸夾角為60°的點。(−3, 240°)和(3, 60°)表示了同一點,因為該點的半徑為在夾角射線反向延長線上距離極點3個單位長度的地方(240° − 180° = 60°)。

極座標系中乙個重要的特性是,平面直角座標中的任意一點,可以在極座標系中有無限種表達形式。通常來說,點(r, θ)可以任意表示為(r, θ ±n×360°)或(−r, θ ± (2n+ 1)180°),這裡n是任意整數。如果某一點的r座標為0,那麼無論θ取何值,該點的位置都落在了極點上。

使用弧度單位

極座標系中的角度通常表示為角度或者弧度,使用公式2π*rad= 360°。具體使用哪一種方式,基本都是由使用場合而定。航海方面經常使用角度來進行測量,而物理學的某些領域大量使用到了半徑和圓周的比來作運算,所以物理方面更傾向使用弧度。

希望我能幫助你解疑釋惑。

2樓:心飛翔

由題設條件。可知積分區域d是y=rx與x²+y²=r²和x軸圍成的扇形區域。設x=ρcos

θ,y=ρsinθ。∴0≤ρ≤r,0≤θ≤arctanr。

∴原式=∫(0,arctanr)dθ∫(0,r)f(tanθ)ρdρ。

供參考。

3樓:匿名使用者

x=rcosθ,y=rsinθ

則積分區域變為 r^2=rrcosθ 即:r=rcosθ θ∈[-π/2,π/2]

所以,原式為:∫[-π/2,π/2] dθ ∫[0,rcosθ] √(r^2-r^2) r dr

=∫[-π/2,π/2] dθ

=2∫[0,π/2] dθ

∫sin^3θdθ =∫sin^2θ*sinθ dθ=-∫sin^2θdcosθ

=∫(cos^2θ -1)dcosθ

=cos^3θ/3-cosθ +c

原式=r^3*θ/3-r^3/3* (cosθ)^3/3+cosθ) |[0,π/2]

=πr^3/6

4.x=rcosθ,y=rsinθ

積分區域為: r∈[π, 2π] θ∈[0,2π],原式=∫[0,2π] dθ ∫[π,2π] sinr*r dr=∫[0,2π] dθ

=2π*(-2π-π)

=-6π^3

把二重積分化為極座標形式,並計算積分值 ∫(上限是1,下限是0)dx∫(上是x,下是x^2)(x^2+y^2)^(1/2)dy

4樓:匿名使用者

解:原式=∫<0.π/4>dθ∫<0,sinθ/cos²θ>r*rdr (做極座標變換)

=∫<0.π/4>(1/3)(sinθ/cos²θ)³dθ

=(1/3)∫<0.π/4>sin³θdθ/(cosθ)^6

=(-1/3)∫<0.π/4>[(cosθ)^(-6)-(cosθ)^(-4)]d(cosθ)

=(-1/3)[(-1/5)(cosθ)^(-5)+(1/3)(cosθ)^(-3)]│<0.π/4>

=(-1/3)[(-1/5)(1/√2)^(-5)+(1/3)(1/√2)^(-3)+1/5-1/3]

=(-1/3)(-4√2/5+2√2/3-2/15)

=2(√2+1)/45。

(大學高數二次積分,如圖)把積分化為極座標形式,並計算積分值 30

5樓:

解:(2)小題,設x=rcosθ,y=rsinθ,∴0≤r≤2acosθ, 0≤θ≤π/2。 ∴原式=∫(0,π/2)dθ)∫(0,2acosθ)r^3dr=(4a^4)∫(0,π/2)(cosθ)^4dθ=(3π/4)a^4。

(4)小題,設x=rcosθ,y=rsinθ,∴0≤r≤secθ,0≤θ≤π/4。

∴原式=∫(0,π/4)dθ)∫(0,secθ)r^2dr=(1/3)∫(0,π/4)\secθ)^3dθ=(1/6)[secθtanθ+ln|secθ+tanθ|]|(θ=0,π/4)=(1/6)[2^(1/2)+ln(1+2^(1/2))]。

供參考。

二重積分,積分形式轉化為極座標形式,r的取值區間怎麼求

6樓:衷賢遲醜

首先,bai你在直角座標系中過原點du作此區zhi域函式影象dao的兩條

切線,則專兩條切線的角度則為極坐

屬標係中θ的範圍。(若該影象將原點包圍,那一定是(0,2π)的範圍)然後,在直角座標系下不是已經已知乙個關於x,y的旦膽測感爻啡詫拾超漿函式關係來表示範圍嗎?你將其中的x²+y²換成r²,x換成rcosθ,y換成rsinθ,再解出這個關係式,就可得r的範圍了。

如:積分區域為:(x-1)²+y²≤1

則通過作出影象及切線後,發現一條切線是y軸正半軸,另一條是負半軸,所以θ範圍是

(-π/2,π/2);

將關係式變換:(x-1)²+y²≤1

→:x²-2x+1+y²≤1

→r²<2rcosθ

→r<2cosθ,所以r範圍是

(0,2cosθ)

二重積分直角座標轉極座標轉換,二重積分極座標怎麼轉換成直角座標系

我的行雲筆記 二重積分經常把直角座標轉化為極座標形式主要公式有x cos y sin x 2 y 2 2 dxdy d d 極點是原來直角座標的原點以下是求 和 範圍的方法 一般轉換極座標是因為有x 2 y 2存在,轉換後計算方便題目中會給一個x,y的限定範圍,一般是個圓將x cos y sin 代...

高等數學二重積分極座標,高數二重積分在極座標下的計算

路飛 過程如圖所示,滿意請採納! 6 d x 2 y 2 2x,r 2 2rcost,r 2cost d 對稱於 x 軸,關於 y 的奇函式 xyf x 2 y 2 積分為 0.i x 1 yf x 2 y 2 dxdy xdxdy xyf x 2 y 2 dxdy 2,2 dt 0,2acost ...

二重積分的計算,二重積分怎麼計算

似紅豆 利用極座標計算二重積分,有公式 f x,y dxdy f rcos rsin rdrd 其中積分割槽域是一樣的。i dx x 2 y 2 1 2 dy x的積分上限是1,下限0 y的積分上限是x,下限是x 積分割槽域d即為直線y x,和直線y x 在區間 0,1 所圍成的面積,轉換為極座標後...