二重积分极坐标
奇闻怪事 2023-09-18 16:12www.huluw.com奇闻怪事
一、什么是极坐标
在平面内取一个定点0,叫做极点。引一条射线OX,叫做极轴,这样就建立了一个极坐标系。对于平面内任一点M,记
如下图(r,θ)就叫做点M的极坐标
二、极坐标与直角坐标系的关系
两坐标系中变量之间的关系
三、二重积分的极坐标转化
根据变量之间的关系,二重积分中被积函数的转化
于是,二重积分从直角坐标系转化为极坐标为
也可写成在转化过程中有一个记忆窍门
四、极坐标系下二重积分化为累次积分的三种情形
1.区域特征如下图极点O在积分区域D外
或者下面这样的图
极点在区域D之外,此时区域D可描述为
其中θ 的积分限确定方法积分区域D的边界与极点连线,连线与极轴正向的夹角最小值α为积分下限,最大值β为
积分上限;
2. r 的积分限确定方法从极点出发一条射线,射线穿过积分区域D,先穿过的曲线φ1(θ)为积分下限,后穿过的曲线φ2(θ)为积分上限。
二重积分转化为极坐标系下的积分为
2.区域特征如下图极点在积分区域的边界上
极点在区域D的边界上,此时区域D可描述为
其中θ 的积分限确定方法积分区域D的边界与极轴正向的夹角,最小值α为积分下限,最大值β为积分上限;
r 的积分限确定方法从极点出发一条射线,射线穿过积分区域D,由于极点在积分区域D的边界上,故 r的积分下限为0,射线会穿过曲线,此时曲线为积分上限φ(θ)。
二重积分转化为极坐标系下的积分为
3.区域特征如下图极点在积分区域内
极点在区域D的内部,此时区域D可描述为
其中θ 的积分限确定方法极点在积分区域D的内部,所以积分下限为0,积分上限为2π;
r 的积分区间确定方法从极点出发一条射线,射线穿过积分区域D,由于极点在积分区域D内,故r的积分下限为0,射线穿过曲线,此时曲线为积分上限φ(θ)
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