kaoyan3basic 高等数学 第258题

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📝 题目

### 第258题 258 设 $x=r \cos \theta, y=r \sin \theta$ ,则在极坐标系 $(r, \theta)$ 中的累次积分 $\displaystyle \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \mathrm{~d} \theta \int_{\frac{1}{\cos \theta+\sin \theta}}^{1} f(r \cos \theta, r \sin \theta) \mathrm{d} r$可化为直角坐标系 $(x, y)$ 中的累次积分 (A) $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{1-x}^{\sqrt{1-x^{2}}} f(x, y) \mathrm{d} y$ . (B) $\displaystyle \int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{1-x}^{\sqrt{1-x^{2}}} \frac{f(x, y)}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}} \mathrm{~d} y$ . (C) $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{x}^{\sqrt{1-x^{2}}} f(x, y) \mathrm{d} y$ . (D) $\displaystyle \int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{x}^{\sqrt{1-x^{2}}} \frac{f(x, y)}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}} \mathrm{~d} y$ . 累次积分 $\displaystyle \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \mathrm{~d} \theta \int_{0}^{2 \sin \theta} f(r \cos \theta, r \sin \theta) r \mathrm{~d} r$ 可写成

💡 答案解析

**答案**:B;B **解析**:第一空:极坐标下$r$从$\displaystyle \frac{1}{\cos\theta+\sin\theta}$到$1$,对应直角坐标中直线$x+y=1$和圆$x^2+y^2=1$,且$\theta$从$0$到$\displaystyle \frac{\pi}{2}$,故区域为$0 \leq x \leq 1, 1-x \leq y \leq \sqrt{1-x^2}$。极坐标面积元$d\sigma = r dr d\theta$,需除以$r$转换为直角坐标,即$\displaystyle \frac{f(x,y)}{\sqrt{x^2+y^2}}$。 第二空:极坐标下$r$从$0$到$2\sin\theta$,对应圆$x^2+(y-1)^2=1$,$\theta$从$0$到$\displaystyle \frac{\pi}{2}$,故区域为$0 \leq x \leq 2, 0 \leq y \leq \sqrt{2x-x^2}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析极坐标积分区域
极坐标下,r从1/(cosθ+sinθ)到1,θ从0到π/2。r=1/(cosθ+sinθ)对应直角坐标直线x+y=1,r=1对应圆x^2+y^2=1。区域为第一象限内直线与圆之间的部分。
公式:x=rcosθ, y=rsinθ
提示:注意r的上下限对应直角坐标中的曲线
步骤 2/4
目标:确定直角坐标积分区域
由θ范围0到π/2知x≥0,y≥0。直线x+y=1与圆x^2+y^2=1在第一象限的交点为(0,1)和(1,0)。区域可表示为:0≤x≤1,1-x≤y≤√(1-x^2)。
提示:画出区域图形帮助理解
步骤 3/4
目标:处理面积元转换
极坐标面积元dσ = r dr dθ,直角坐标面积元dxdy。转换时需将极坐标积分中的dr dθ替换为dxdy/r,即被积函数需除以r。r=√(x^2+y^2),故被积函数变为f(x,y)/√(x^2+y^2)。
公式:dxdy = r dr dθ, 所以 dr dθ = dxdy / r
提示:注意面积元转换因子
步骤 4/4
目标:写出直角坐标累次积分
结合区域和面积元,直角坐标累次积分为∫_{0}^{1} dx ∫_{1-x}^{√(1-x^2)} f(x,y)/√(x^2+y^2) dy。对应选项B。
提示:检查积分限顺序

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