2. $\displaystyle{\iint_{D} \frac{1}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}} d d d y}$ ,其中 $D$ 是以原点为圆心, $1$ 为半径的圆形区域
确定积分区域与积分形式
积分区域 D 是以原点为圆心、半径为1的圆,被积函数为 1/√(x²+y²)。由于区域和被积函数均具有圆对称性,采用极坐标变换:x = r cosθ, y = r sinθ,则 dxdy = r dr dθ,且 √(x²+y²) = r。
写出极坐标下的二重积分
被积函数变为 1/r,面积元为 r dr dθ,因此被积函数与面积元相乘得 (1/r)·r dr dθ = dr dθ。积分区域:r 从 0 到 1,θ 从 0 到 2π。积分化为 ∫_{θ=0}^{2π} ∫_{r=0}^{1} dr dθ。
计算积分
先对 r 积分:∫_{0}^{1} dr = 1。再对 θ 积分:∫_{0}^{2π} 1 dθ = 2π。因此积分结果为 2π。