← 全部问题在指定立体区域上 (x2+y2) 的三重积分的最终值是多少?
三重积分的最终值是
332π。这是通过评估从
z=0 到
z=4 的
2πz2 的外层积分获得的。
适用条件
- 立体区域由 z=x2+y2 和 z=4 界定。
- 被积函数是 x2+y2。
- 计算遵循切片法,内层积分使用极坐标。
理解与推导
- 评估圆盘 D(z) 上的内层二重积分,得到 2πz2。
- 设置外层积分:∫042πz2dz。
- 计算原函数:2π⋅3z3=6πz3。
- 应用从 0 到 4 的界限:6π(43−03)=6π(64)。
- 化简结果:664π=332π。
例子
脚本指出:“评估后得到 41z2,沿 z 积分后得出最终答案 332π。”(注:脚本提到的 41z2 可能指的是乘以 2π 之前的径向部分,或者转录略有歧义,但最终答案 332π 是明确的)。
容易误解的地方
- 对 4 进行立方或化简分数时的算术错误。
- 忘记乘以来自角度积分的 2π。
- 将中间结果 2πz2 与最终答案混淆。
相关问题
认识概念↗ 对于连续非负函数,定积分表示由函数图像、水平轴以及区间端点处的垂直线所围成区域的精确面积。
适用条件:函数是连续的。;函数是非负的。;区间是闭区间 [a, b]。
判断用途↗ 如果 g(t) 是绝对可积的(即 ∫∣g(t)∣dt<∞),则普通积分 ∫−∞∞g(t)e−2πiftdt 有良好定义。然而,无限持续的 ideale 正弦波不是绝对可积的,因为其能量分布在无限时间内。
适用条件:考虑时间窗口 T→∞ 的极限。;分析衰减瞬态信号或持续周期信号。
定积分是通过取划分数量 n 趋于无穷大时黎曼和的极限得到的。当 n→∞ 时,每个子区间的宽度 n1 趋于零,矩形面积之和收敛于曲线下方的精确面积。
适用条件:函数 f(x) 在 [0,1] 上是黎曼可积的。;划分是均匀的,有 n 个子区间。;取 n→∞ 的极限。
掌握方法↗ 可以通过认识到被积函数 y=9−x2 的图像是半径为 3 的上半圆来计算定积分。因为该函数在 [−3,3] 上连续且非负,积分等于该区域的普通几何面积。
适用条件:被积函数被识别为 x2+y2=9 的上半圆。;函数在区间 [−3,3] 上连续且非负。;使用圆的实数几何面积公式。
认识概念↗ 立体区域 Ω 定义为满足 x2+y2≤z≤4 的点 (x,y,z) 的集合。它下方由圆形抛物面 z=x2+y2 界定,上方由平面 z=4 界定。
适用条件:下边界是抛物面 z=x2+y2。;上边界是平面 z=4。;区域是有界且闭合的。
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