1. $\displaystyle{\iint_{D} x y^{2} d x d y}$ ,其中 $D$ 是由 $y=x^{2}, y=x$ 所围成的区域。
确定积分区域
首先,我们需要确定积分区域 $D$ 的边界。由题目可知,$D$ 由 $y = x^2$ 和 $y = x$ 围成。为了找到交点,解方程组 $y = x^2$ 和 $y = x$:
$$ x^2 = x $$
解得 $x = 0$ 或 $x = 1$。因此,交点坐标为 $(0, 0)$ 和 $(1, 1)$。
确定积分限
在 $x$ 的区间 $[0, 1]$ 内,对于每一个固定的 $x$,$y$ 的范围是从 $y = x^2$ 到 $y = x$。因此,积分可以表示为:
$$ \iint_{D} x y^{2} d x d y = \int_{0}^{1} \left( \int_{x^2}^{x} x y^{2} d y \right) d x $$
计算内积分
先计算内积分 $\int_{x^2}^{x} x y^{2} d y$:
$$ \int x y^{2} d y = x \cdot \frac{y^3}{3} + C $$
因此,内积分的值为:
$$ x \cdot \left[ \frac{y^3}{3} \right]_{y = x^2}^{y = x} = x \cdot \left( \frac{x^3}{3} - \frac{x^6}{3} \right) = \frac{x^4}{3} - \frac{x^7}{3} $$
计算外积分
将内积分的结果代入外积分:
$$ \int_{0}^{1} \left( \frac{x^4}{3} - \frac{x^7}{3} \right) d x = \frac{1}{3} \int_{0}^{1} (x^4 - x^7) d x $$
计算积分:
$$ \int x^4 d x = \frac{x^5}{5} + C $$
$$ \int x^7 d x = \frac{x^8}{8} + C $$
因此,外积分的值为:
$$ \frac{1}{3} \left[ \frac{x^5}{5} - \frac{x^8}{8} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{3} \left( \frac{1}{5} - \frac{1}{8} \right) = \frac{1}{3} \cdot \frac{3}{40} = \frac{1}{40} $$
最终答案
因此,第一题的答案为:
$$ \boxed{\dfrac{1}{40}} $$