化 I=iiint_(Omega)f(x,y,z)dv 为直角坐标系下的三次积分,其中 Omega 是由坐标面 z=0,z=x^2+y^2 及 x+y=1 围成,则 I= _______。A. int_(0)^1dxint_(0)^1-xdyint_(0)^x^2+y^2f(x,y,z)dzB. 以上都不对C. int_(0)^1dxint_(0)^1-xdyint_(x+y)^x^2+y^2f(x,y,z)dzD. int_(0)^1dxint_(0)^sqrt(1-x^2)dyint_(0)^x^2+y^2f(x,y,z)dz
A. $\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{1-x}dy\int_{0}^{x^2+y^2}f(x,y,z)dz$
B. 以上都不对
C. $\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{1-x}dy\int_{x+y}^{x^2+y^2}f(x,y,z)dz$
D. $\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{\sqrt{1-x^2}}dy\int_{0}^{x^2+y^2}f(x,y,z)dz$
题目解答
答案
解析
本题考查将三重积分化为直角坐标系下的三次积分,解题的关键在于确定积分区域 $\Omega$ 在 $xOy$ 平面上的投影区域,以及 $z$ 的积分上下限。
步骤一:确定积分区域 $\Omega$ 在 $xOy$ 平面上的投影区域 $D_{xy}$
已知积分区域 $\Omega$ 由坐标面 $z = 0$,$z = x^2 + y^2$ 及 $x + y = 1$ 围成。因为 $z$ 的下限是 $z = 0$,上限是 $z = x^2 + y^2$,所以我们先考虑 $xOy$ 平面上的情况。
在 $xOy$ 平面上,$z = 0$,此时区域由 $x + y = 1$ 以及坐标轴 $x = 0$,$y = 0$ 所围成。
对于直线 $x + y = 1$,当 $y = 0$ 时,$x = 1$;当 $x = 0$ 时,$y = 1$。所以投影区域 $D_{xy}$ 是由 $x$ 轴、$y$ 轴和直线 $x + y = 1$ 所围成的三角形区域。
在 $D_{xy}$ 中,$x$ 的取值范围是从 $0$ 到 $1$,对于固定的 $x$,$y$ 的取值范围是从 $0$ 到 $1 - x$。
步骤二:确定 $z$ 的积分上下限
已知 $z$ 的下限是坐标面 $z = 0$,上限是曲面 $z = x^2 + y^2$,所以 $z$ 的积分下限为 $0$,上限为 $x^2 + y^2$。
步骤三:将三重积分化为三次积分
根据以上分析,先对 $z$ 积分,再对 $y$ 积分,最后对 $x$ 积分,可得:
$I=\iiint_{\Omega}f(x,y,z)dv=\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{1-x}dy\int_{0}^{x^2+y^2}f(x,y,z)dz$