kaoyan3basic 高等数学 第264题

教材习题

📝 题目

### 第264题 264 设积分区域 $D=\left\{(x, y)| | x\left|\leqslant 1,|y| \leqslant 1, x^{2}+y^{2} \geqslant x\right\}\right.$ ,则 $\iint_{D}|x y| \mathrm{d} \sigma=$ (A)$\displaystyle \frac{5}{6}$ . (B)$\displaystyle \frac{11}{12}$ . (C)$\displaystyle \frac{3}{4}$ . (D)$\displaystyle \frac{7}{8}$ . 265 设积分区域 $D$ 是由曲线 $y=\sqrt{x}$ ,直线 $y=1$ 及 $y$ 轴围成,则 $\displaystyle \iint_{D} \frac{1}{\sqrt{x}} \mathrm{e}^{-y^{2}} \mathrm{~d} x \mathrm{~d} y=$

💡 答案解析

**答案**:B;C **解析**:第一空:区域$D$为正方形$[-1,1]\times[-1,1]$去掉圆$x^2+y^2 < x$的部分。由对称性,$\iint_D |xy| d\sigma = 4\iint_{D_1} xy d\sigma$,其中$D_1$为第一象限部分。第一象限内$D_1$为$0 \leq x \leq 1, 0 \leq y \leq 1$去掉$x^2+y^2 < x$(即$\displaystyle (x-\frac{1}{2})^2+y^2 < \frac{1}{4}$)的部分。正方形第一象限积分$\displaystyle \int_0^1 dx \int_0^1 xy dy = \frac{1}{4}$。圆内第一象限部分:$0 \leq x \leq 1, 0 \leq y \leq \sqrt{x-x^2}$,积分$\displaystyle \int_0^1 x dx \int_0^{\sqrt{x-x^2}} y dy = \frac{1}{2} \int_0^1 x(x-x^2) dx = \frac{1}{2} \int_0^1 (x^2-x^3) dx = \frac{1}{2}(\frac{1}{3}-\frac{1}{4})=\frac{1}{24}$。故$\displaystyle \iint_{D_1} xy d\sigma = \frac{1}{4} - \frac{1}{24} = \frac{5}{24}$,乘以4得$\displaystyle \frac{5}{6}$。 第二空:交换积分次序:$0 \leq y \leq 1, 0 \leq x \leq y^2$,则$\displaystyle I=\int_0^1 e^{-y^2} dy \int_0^{y^2} \frac{dx}{\sqrt{x}} = \int_0^1 e^{-y^2} \cdot 2y dy = \int_0^1 e^{-y^2} d(y^2) = -e^{-y^2} \big|_0^1 = 1-\frac{1}{e}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析积分区域D的对称性,简化计算
区域D为正方形[-1,1]×[-1,1]去掉圆x^2+y^2 < x的部分。由于被积函数|xy|关于x和y均为偶函数,且区域关于x轴和y轴对称,因此积分等于第一象限部分积分的4倍。设D1为D在第一象限的部分,则∬_D |xy| dσ = 4∬_{D1} xy dσ。
公式:对称性:∬_D |xy| dσ = 4∬_{D1} xy dσ
提示:利用对称性时需注意被积函数和区域的对称性是否匹配。
步骤 2/4
目标:计算正方形第一象限的积分
第一象限正方形区域为0≤x≤1, 0≤y≤1,积分∬_{square} xy dσ = ∫_0^1 dx ∫_0^1 xy dy = ∫_0^1 x dx * ∫_0^1 y dy = (1/2)*(1/2)=1/4。
公式:∫_0^1 x dx = 1/2, ∫_0^1 y dy = 1/2
提示:二重积分可化为两个定积分的乘积当被积函数可分离且积分限为常数。
步骤 3/4
目标:计算圆内第一象限部分的积分
圆x^2+y^2 < x即(x-1/2)^2+y^2 < 1/4,在第一象限内x从0到1,y从0到√(x-x^2)。积分∬_{circle} xy dσ = ∫_0^1 x dx ∫_0^{√(x-x^2)} y dy = ∫_0^1 x * (1/2)(x-x^2) dx = 1/2 ∫_0^1 (x^2 - x^3) dx = 1/2 * (1/3 - 1/4) = 1/24。
公式:∫_0^{√(x-x^2)} y dy = (1/2)(x-x^2)
提示:注意圆方程化为标准形式,确定积分限。
步骤 4/4
目标:计算D1上的积分并得到最终结果
∬_{D1} xy dσ = 1/4 - 1/24 = 5/24,乘以4得∬_D |xy| dσ = 4 * 5/24 = 5/6。
公式:∬_{D1} xy dσ = 1/4 - 1/24 = 5/24
提示:最终结果需与选项匹配。

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