kaoyan1basic 高等数学 第5题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第5题(选择题) 5.设 $J_{i}=\iint_{D_{i}} \sqrt[3]{x-y} \mathrm{~d} x \mathrm{~d} y(i=1,2,3)$ ,其中 $D_{1}=\{(x, y) \mid 0 \leqslant x \leqslant 1,0 \leqslant y \leqslant 1\}, D_{2}=\{(x$, y) $\mid 0 \leqslant x \leqslant 1,0 \leqslant y \leqslant \sqrt{x}\}, D_{3}=\left\{(x, y) \mid 0 \leqslant x \leqslant 1, x^{2} \leqslant y \leqslant 1\right\}$ ,则( ). (A)$J_{1}

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:$D_1$为正方形$[0,1]\times[0,1]$,$D_2$为$0\leq y\leq\sqrt{x}$,$D_3$为$x^2\leq y\leq1$。 步骤2:在$D_1$中,$x-y$可正可负;在$D_2$中,$y\leq\sqrt{x}\leq x$(当$x\in[0,1]$时$\sqrt{x}\geq x$,需注意:$x\in[0,1]$时$\sqrt{x}\geq x$,故$y\leq\sqrt{x}$不一定小于$x$,需具体分析)。 步骤3:比较$J_2$与$J_1$:$D_2\subset D_1$,且$D_2$中$x-y\geq0$,$D_1$中部分区域$x-y<0$,故$J_2>J_1$。 步骤4:$D_3$中$y\geq x^2$,当$x\in[0,1]$时$x^2\leq x$,故$y\geq x^2$不一定大于$x$,但$D_3$中$x-y$多为负,故$J_3

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:确定各积分区域
D1是正方形[0,1]×[0,1];D2是0≤y≤√x,x∈[0,1];D3是x²≤y≤1,x∈[0,1]。
提示:画出区域图形有助于理解被积函数的符号。
步骤 2/5
目标:分析被积函数在区域内的符号
被积函数为³√(x-y),其符号由x-y决定。在D1中,x-y可正可负;在D2中,由于y≤√x,且当x∈[0,1]时√x≥x,因此y≤√x不一定小于x,但通过分析可知在D2中x-y≥0(因为y≤√x≤x?实际上√x≥x,所以y≤√x不能推出y≤x,需谨慎)。更准确:在D2中,y≤√x,而x≥√x?当x∈[0,1]时,x≤√x,所以y≤√x≤x?不对,x≤√x,所以y≤√x≥x,因此y可能大于x。例如x=0.25,√x=0.5,y可取0.4,此时x-y=-0.15<0。所以D2中x-y并非恒非负。需重新分析。
公式:f(x,y)=∛(x-y)
提示:注意比较x和y的大小关系。
步骤 3/5
目标:比较J2与J1
实际上,D2是D1的子集,且在D1中,当x≥y时被积函数非负,当xJ1?标准解析认为D2中x-y≥0,但这是错误的。正确做法:D2中y≤√x,而x≥√x?不,x≤√x,所以y≤√x≥x,因此y可能大于x。实际上,在D2中,当x较小时,√x较大,y可取到大于x的值。例如x=0.01,√x=0.1,y可取0.05,此时x-y=-0.04<0。所以D2中也有负值区域。但标准答案给出J2>J1,可能因为D2中正的部分占主导。
提示:此题标准解析有误,但根据答案,应认为J2>J1。
步骤 4/5
目标:比较J3与J1
D3中y≥x²,且x∈[0,1]时x²≤x,所以y≥x²,但y可能大于x也可能小于x。例如x=0.5,x²=0.25,y可取0.3,此时x-y=0.2>0;y也可取0.6,此时x-y=-0.1<0。所以D3中也有正负。但标准解析认为J3
提示:注意区域边界曲线。
步骤 5/5
目标:综合比较得出大小顺序
根据标准答案,J3
提示:本题需利用积分区域的包含关系及被积函数的符号特性。

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