题目
20. (3.0分) 三重积分iiint_(n)f(x,y,z)dzdydz在柱坐标变换下的体积元素为drdrdtheta dz。A. 对B. 错
20. (3.0分)
三重积分$\iiint_{n}f(x,y,z)dzdydz$在柱坐标变换下的体积元素为$drdrd\theta dz$。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查三重积分在柱坐标变换下体积元素的知识点。解题思路是明确柱坐标变换的公式,然后根据公式推导出体积元素,再与题目所给的体积元素进行对比。
在柱坐标变换中,设$x = r\cos\theta$,$y = r\sin\theta$,$z = z$,其中$r\geq0$,$0\leq\theta\leq2\pi$,$-\infty<z<+\infty$。
为了得到柱坐标下的体积元素$dV$,我们考虑一个微小的柱体,其半径从$r$到$r + dr$,角度从$\theta$到$\theta + d\theta$,高度从$z$到$z + dz$。
在平面极坐标中,半径为$r$,角度变化$d\theta$所对应的弧长为$r d\theta$,那么这个微小柱体在$xOy$平面上的投影面积$dS$为$r dr d\theta$(这是因为投影区域近似为一个小扇形环,其面积可以看作是长为$r d\theta$,宽为$dr$的矩形面积)。
而微小柱体的高度变化为$dz$,根据体积的计算公式$V = S\times h$($S$为底面积,$h$为高),可得柱坐标下的体积元素$dV=dS\cdot dz=r dr d\theta dz$。
而题目中给出的体积元素为$drdrd\theta dz$,与我们推导得出的正确体积元素$r dr d\theta dz$不一致。