计算二重积分的几种简便方法
一、极坐标法
在二维平面上,如果点P在直角坐标系中的坐标为(x,y),那么以O点为极点,OP线段所在直线为极轴的极坐标(r,θ)满足以下关系式:
x=r*cosθ
y=r*sinθ函数的定义域怎么算
将函数f(x,y)转化为g(r,θ)表示,则有:
根据二重积分的定义式,可以得到用极坐标表示的二重积分:
∬Df(x,y)dxdy=∬g(r*cosθ,r*sinθ)rdrdθ
其中,D为定义域,r为极径。
二、对称性法
对称性法即利用函数在定义域内的对称性简化计算。具体方法如下:
1. 翻折对称:如果定义域D为一个轴对称图形,那么可以将积分区域缩小一半,只计算一侧再乘以2。
3. 奇偶性:如果函数f(x,y)满足奇偶性,即满足f(-x,y)=-f(x,-y)或f(-x,-y)=f(x,y),则可以将定义域限定在一个象限内(通常是第一象限),依次计算再乘以4或2。
轮换对称法即利用极坐标系下的轮换对称性简化计算。对于一个n边形,将其边每隔2π/n取一条,则这些边的边长相等,角度之和为2π,因此在极坐标系下具有轮换对称性。
具体方法如下:
1. 将定义域D分成n份,每份的极角为(k-1)2π/n和k2π/n(k=1,2,...,n)。
2. 对于每份,取中心点和每条边上的一个点,计算这些点构成的区域上的积分。
3. 最后将n份的积分相加即得到原积分。
四、正交性法
正交性法即根据正交性定理,将一些特殊的函数乘在被积函数上,使之变成正交函数的线性组合,从而简化计算。常用的正交函数有勒让德多项式、柯西-斯瓦茨函数等。
1. 将f(x,y)表示为一些正交函数的线性组合。
2. 考虑在正交函数构成的正交系下计算积分。
3. 利用正交性定理,将积分转化为正交基上的系数计算,从而得到简化后的积分表达式。
五、变换法
变换法即通过适当的变换将一些定义域较为复杂的积分转化为更加简单的形式。常见的变换有参数化、奇异变换、极坐标变换等。
1. 到适当的变换使定义域变得简单。
2. 利用变换关系式将被积函数与新变量的函数表示联系起来。
3. 对新变量的函数求积分,最后对变换的雅各比行列式进行计算得到结果。
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论