kaoyan1basic 高等数学 第34题

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📝 题目

### 【强化篇】第34题(选择题) 34.设函数 $f(u)$ 连续,区域 $D=\left\{(x, y) \mid x^{2}+y^{2} \leqslant 2 y\right\}$ ,则 $\iint_{D} f(x y) \mathrm{d} x \mathrm{~d} y=(\quad)$ . (A) $\int_{-1}^{1} \mathrm{~d} x \int_{-\sqrt{1-x^{2}}}^{\sqrt{1-x^{2}}} f(x y) \mathrm{d} y$ (B) $2 \int_{0}^{2} \mathrm{~d} y \int_{0}^{\sqrt{2 y-y^{2}}} f(x y) \mathrm{d} x$ (C) $\int_{0}^{\pi} \mathrm{d} \theta \int_{0}^{2 \sin \theta} f\left(r^{2} \sin \theta \cos \theta\right) \mathrm{d} r$ (D) $\int_{0}^{\pi} \mathrm{d} \theta \int_{0}^{2 \sin \theta} f\left(r^{2} \sin \theta \cos \theta\right) r \mathrm{~d} r$

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:区域$D: x^2+y^2\le 2y$即$x^2+(y-1)^2\le 1$,圆心$(0,1)$半径$1$。 步骤2:极坐标变换$x=r\cos\theta, y=r\sin\theta$,则方程化为$r^2\le 2r\sin\theta$,即$r\le 2\sin\theta$,$\theta\in[0,\pi]$。 步骤3:被积函数$f(xy)=f(r^2\sin\theta\cos\theta)$,面积元$dxdy=rdrd\theta$。 步骤4:积分$\iint_D f(xy)dxdy = \int_0^\pi d\theta \int_0^{2\sin\theta} f(r^2\sin\theta\cos\theta) r dr$,对应选项D。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:确定积分区域D的形状和范围
将区域D的方程x^2+y^2≤2y化为标准形式:x^2+(y-1)^2≤1,可知D是圆心在(0,1)、半径为1的圆盘。
公式:x^2+(y-1)^2=1
提示:注意配方时保持等式平衡。
步骤 2/5
目标:选择极坐标变换
令x=r cosθ, y=r sinθ,则区域边界方程化为r^2≤2r sinθ,即r≤2 sinθ。由于圆盘在y轴上方,θ的范围为[0,π]。
公式:x=r cosθ, y=r sinθ; r≤2 sinθ, θ∈[0,π]
提示:极坐标变换时注意r≥0。
步骤 3/5
目标:写出被积函数和面积元
被积函数f(xy)=f(r^2 sinθ cosθ),面积元dxdy=r dr dθ。
公式:f(xy)=f(r^2 sinθ cosθ); dxdy=r dr dθ
提示:不要遗漏面积元中的r。
步骤 4/5
目标:写出二重积分表达式
将积分化为极坐标下的累次积分:∫_{θ=0}^{π} dθ ∫_{r=0}^{2 sinθ} f(r^2 sinθ cosθ) r dr。
公式:∬_D f(xy)dxdy = ∫_0^π dθ ∫_0^{2 sinθ} f(r^2 sinθ cosθ) r dr
提示:注意积分次序:先对r积分,再对θ积分。
步骤 5/5
目标:对比选项得出答案
选项D与所得表达式一致,因此正确答案为D。
提示:检查选项中的积分限和面积元是否正确。

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