1.计算二重积分 $\displaystyle{\iint_{D}\left(x^{2}+y\right) \mathrm{d} x \mathrm{~d} y}$ ,其中 $D$ 由抛物线 $y=x^{2}$ 和直线 $y=1$ 围成。
确定积分区域与积分次序
对于第1题:区域D由抛物线y=x²和直线y=1围成,x的范围由y=x²与y=1的交点决定,解x²=1得x=-1,1,因此D为x∈[-1,1],y从x²到1。采用先y后x的积分次序。
对于第2题:区域D由直线y=0, y=x, x=2围成,x从0到2,y从0到x。采用先y后x的积分次序。
将二重积分化为累次积分
第1题:∬_D (x²+y) dxdy = ∫_{x=-1}^{1} ∫_{y=x²}^{1} (x²+y) dy dx
第2题:∬_D xy dxdy = ∫_{x=0}^{2} ∫_{y=0}^{x} xy dy dx
计算内层积分
第1题:先对y积分,∫_{y=x²}^{1} (x²+y) dy = [x²y + y²/2]_{y=x²}^{1} = (x²·1 + 1/2) - (x²·x² + x⁴/2) = x² + 1/2 - x⁴ - x⁴/2 = x² + 1/2 - (3/2)x⁴
第2题:先对y积分,∫_{y=0}^{x} xy dy = x·[y²/2]_{0}^{x} = x·(x²/2) = x³/2
计算外层积分
第1题:∫_{-1}^{1} [x² + 1/2 - (3/2)x⁴] dx = 2∫_{0}^{1} [x² + 1/2 - (3/2)x⁴] dx = 2[ x³/3 + x/2 - (3/2)·(x⁵/5) ]_{0}^{1} = 2(1/3 + 1/2 - 3/10) = 2(10/30 + 15/30 - 9/30) = 2·(16/30) = 32/30 = 16/15
第2题:∫_{0}^{2} (x³/2) dx = (1/2)·[x⁴/4]_{0}^{2} = (1/2)·(16/4) = (1/2)·4 = 2
写出最终结果
第1题答案为:16/15
第2题答案为:2