极坐标下二重积分如何转换为笛卡尔坐标系进行计算?
时间:2024-12-17 09:33:43 271浏览 收藏
最近发现不少小伙伴都对文章很感兴趣,所以今天继续给大家介绍文章相关的知识,本文《极坐标下二重积分如何转换为笛卡尔坐标系进行计算?》主要内容涉及到等等知识点,希望能帮到你!当然如果阅读本文时存在不同想法,可以在评论中表达,但是请勿使用过激的措辞~
极坐标下二重积分的常规解法
在计算极坐标下的二重积分时,可以使用常规方法,即将其转换为笛卡尔坐标下的积分。
考虑极坐标下的积分:
$$iint_{sigma} f(r, theta)dxdy$$
其中 σ 是积分区域,f(r, θ) 是被积函数。
常规解法步骤:
将笛卡尔坐标 (x, y) 转换为极坐标 (r, θ):
- x = r*cosθ
- y = r*sinθ
- dxdy = r dr dθ
- 代入替换后的变量:
$$iint_{sigma} f(r, theta) dxdy = int_{theta_1}^{theta_2} int_{r_1(θ)}^{r_2(θ)} f(r, theta) r dr dtheta$$
其中 [θ1, θ2] 是积分区域在 θ 轴上的投影,[r1(θ), r2(θ)] 是积分区域在 r 轴上的投影。
求解积分:
- 对 r 求积分。
- 对 θ 求积分。
مثال:
计算极坐标下定义的二重积分:
$$iint_{sigma} (1 frac{1}{2} sin theta) dxdy$$
其中 σ 是上半平面={(x, y) | x ≥ 0, y ≥ 0}。
常规解法:
转换为极坐标:
- x = r cos θ
- y = r sin θ
- dxdy = r dr dθ
- 代入转换后的变量:
$$iint_{sigma} (1 frac{1}{2} sintheta ) dxdy = int_0^{pi/2} int_0^{infty} (1 frac{1}{2} sintheta)r dr dtheta$$
- 求解积分:
对 r 求积分: $$\int_0^{\infty} (1+\frac{1}{2} \sin\theta)r dr = [\frac{1}{2}r^2 - \frac{1}{4r}\cos\theta]_0^{\infty} = \infty$$ 已知积分对 r 不收敛,因此该二重积分发散。
今天关于《极坐标下二重积分如何转换为笛卡尔坐标系进行计算?》的内容介绍就到此结束,如果有什么疑问或者建议,可以在golang学习网公众号下多多回复交流;文中若有不正之处,也希望回复留言以告知!
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