kaoyan1basic 高等数学 第642题

教材习题

📝 题目

### 第642题 设 $\Omega$ 是由曲面 $z=x^{2}+y^{2}, y=x, y=0, z=1$ 在第一卦限所围成的区域,$f(x, y$ , $z)$ 在 $\Omega$ 上连续,则 $\iiint_{\Omega} f(x, y, z) \mathrm{d} v$ 等于 (A) $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} y \int_{y}^{\sqrt{1-y^{2}}} \mathrm{~d} x \int_{x^{2}+y^{2}}^{1} f(x, y, z) \mathrm{d} z$. (B) $\displaystyle \int_{0}^{\frac{\sqrt{2}}{2}} \mathrm{~d} x \int_{y}^{\sqrt{1-y^{2}}} \mathrm{~d} y \int_{x^{2}+y^{2}}^{1} f(x, y, z) \mathrm{d} z$ . (C) $\displaystyle \int_{0}^{\frac{\sqrt{2}}{2}} \mathrm{~d} y \int_{y}^{\sqrt{1-y^{2}}} \mathrm{~d} x \int_{0}^{1} f(x, y, z) \mathrm{d} z$ . (D) $\displaystyle \int_{0}^{\frac{\sqrt{2}}{2}} \mathrm{~d} y \int_{y}^{\sqrt{1-y^{2}}} \mathrm{~d} x \int_{x^{2}+y^{2}}^{1} f(x, y, z) \mathrm{d} z$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:区域$\Omega$由$z=x^2+y^2$、$y=x$、$y=0$、$z=1$围成,第一卦限内$x\ge0,y\ge0$。 步骤2:投影到$xy$平面:$y$从$0$到$\displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}$(由$y=x$与$x^2+y^2=1$交线得$x=y$,代入$z=1$得$2y^2=1$),$x$从$y$到$\sqrt{1-y^2}$。 步骤3:$z$从下曲面$z=x^2+y^2$到上平面$z=1$。 步骤4:积分次序为$\displaystyle \int_0^{\frac{\sqrt{2}}{2}}\mathrm{d}y\int_y^{\sqrt{1-y^2}}\mathrm{d}x\int_{x^2+y^2}^1 f(x,y,z)\mathrm{d}z$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:确定积分区域Ω的边界
区域Ω由曲面z=x^2+y^2、平面y=x、y=0、z=1在第一卦限围成。第一卦限要求x≥0, y≥0, z≥0。
提示:注意第一卦限条件,以及各边界曲面的方程。
步骤 2/5
目标:确定投影到xy平面的区域
将区域投影到xy平面,消去z。由z=x^2+y^2和z=1得x^2+y^2=1,即圆柱面与平面z=1的交线。另外有y=x和y=0。在xy平面上,区域由y=0、y=x和圆x^2+y^2=1围成,且在第一象限。
公式:x^2+y^2=1
提示:投影区域是扇形,注意边界曲线。
步骤 3/5
目标:确定y和x的积分限
y从0到y=x与圆的交点。联立y=x和x^2+y^2=1得2y^2=1,y=√2/2(取正)。所以y从0到√2/2。对于固定的y,x从y(左边界)到√(1-y^2)(右边界,圆)。
公式:y上限√2/2,x下限y,上限√(1-y^2)
提示:注意x的下限是y,因为y=x是左边界。
步骤 4/5
目标:确定z的积分限
z从下曲面z=x^2+y^2到上平面z=1。
公式:z下限x^2+y^2,上限1
提示:z的上下限依赖于x和y。
步骤 5/5
目标:写出三重积分表达式
积分次序为先z后x再y,即∫_{y=0}^{√2/2} dy ∫_{x=y}^{√(1-y^2)} dx ∫_{z=x^2+y^2}^1 f(x,y,z) dz。
公式:∭_Ω f dV = ∫_0^{√2/2} dy ∫_y^{√(1-y^2)} dx ∫_{x^2+y^2}^1 f dz
提示:与选项D一致。

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