2. $\displaystyle{\iint_{D} \frac{1}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}} d x d y}$ ,其中 $D$ 是以原点为圆心, $1$ 为半径的圆形区域。
确定积分区域与坐标系选择
积分区域 D 是以原点为圆心、半径为 1 的圆盘。被积函数中含有 x²+y²,适合使用极坐标变换:令 x = r cosθ, y = r sinθ,则 dxdy = r dr dθ,且 x²+y² = r²。
将积分转化为极坐标形式
被积函数 1/√(x²+y²) = 1/r,面积元 dxdy = r dr dθ,因此被积函数与面积元乘积为 (1/r)·r dr dθ = dr dθ。积分区域变为:r 从 0 到 1,θ 从 0 到 2π。
计算累次积分
原积分 = ∫_{θ=0}^{2π} ∫_{r=0}^{1} dr dθ = ∫_{0}^{2π} [r]_{0}^{1} dθ = ∫_{0}^{2π} 1 dθ = 2π。