9.设积分区域 $D_{1}=\left\{(x, y) \mid x^{2}+y^{2} \leq 1\right\} ; D_{2}=\left\{(x, y) \mid x^{2}+y^{2} \leq 2\right\} ; D_{3}=\left\{(x, y) \left\lvert\, \frac{1}{2} x^{2}+y^{2} \leq 1\right.\right\}$ ;
$D_{4}=\left\{(x, y) \left\lvert\, x^{2}+\frac{1}{2} y^{2} \leq 1\right.\right\}, \quad$ 记 $\displaystyle{I_{i}=\iint_{D_{i}}\left[1-\left(x^{2}+\frac{1}{2} y^{2}\right)\right] d \sigma(i=1,2,3,4)}$,
则 $\max \left\{I_{1}, I_{2}, I_{3}, I_{4}\right\}=(\quad)$
A $I_{1}$
B$I_{2}$
C$I_{3}$
D$I_{4}$
分析被积函数
被积函数为 f(x,y)=1-(x²+½y²)。当 x²+½y²<1 时 f>0,当 x²+½y²=1 时 f=0,当 x²+½y²>1 时 f<0。
比较各积分区域与椭圆 x²+½y²=1 的关系
D₁: x²+y²≤1,该圆盘完全包含在椭圆 x²+½y²=1 内部(因为椭圆在x轴方向更宽),故在D₁上f>0,积分I₁>0。
D₂: x²+y²≤2,该圆盘部分在椭圆外,部分在椭圆内,积分I₂可能较小甚至为负。
D₃: ½x²+y²≤1,这是另一个椭圆,与椭圆x²+½y²=1相交,需要具体比较。
D₄: x²+½y²≤1,这正是被积函数为零的边界所围成的区域,在D₄内部f≥0,且D₄恰好是f非负的最大区域。
确定最大积分对应的区域
由于在D₄上被积函数非负,且D₄包含了所有使f>0的点,而其他区域要么包含负值部分(D₂),要么小于D₄(D₁和D₃),因此I₄最大。
得出结论
max{I₁,I₂,I₃,I₄}=I₄,对应选项D。