直角坐标系下的三重积分

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数学大学

直角坐标系下的三重积分

多元微积分(先修课) · 第四章 重积分及其应用

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直角坐标系下的三重积分

多元微积分(先修课) · 第四章 重积分及其应用

1第 1 页 · 直角坐标系下的三重积分

箱型区域上的三重积分

长方体区域上的三重积分:三个变量依次积分,次序自由。

三重累次
∫∫∫f dxdydz 依次对三个变量积分
次序任意
箱型域上六种次序结果一致
2第 2 页 · 箱型区域上的三重积分

非箱型区域上的三重积分

一般区域用「投影 + 穿线」定限:先一后二或先二后一。

先一后二
沿 z 穿区域,上下曲面定内层限
先二后一
先算水平截面二重积分,再沿 z 积分
3第 3 页 · 非箱型区域上的三重积分

三重积分计算举例

对称性与被积函数的奇偶性可大幅简化三重积分。

奇偶对称
区域对称且函数奇对称时积分为零
轮换对称
变量地位相同时可互换简化
4第 4 页 · 三重积分计算举例

本节要点

  • ✓箱型域六种次序随意
  • ✓一般域:投影穿线或截面法
  • ✓奇偶对称性能省一半工作量
延伸主题:用穿线法算一个三重积分用截面法算一个旋转体
5第 5 页 · 本节要点

课后思考

先自己回答,再展开参考答案——能讲出来才算真懂。

1「先一后二」与「先二后一」各适合什么情形?

参考答案先一后二适合上下边界曲面明确、竖直穿线简单的区域;先二后一适合水平截面形状规则、被积函数只含 z(或截面易算)的情形,如旋转体。看区域与函数谁更配合。

2奇偶对称性简化积分的条件为什么必须两条同时满足?

参考答案区域对称保证正负部分「位置对应」,函数奇偶保证其值「正负相消」。只有区域对称而函数不对称时相消不成立,缺一不可——这是误用对称性的高发点。

3为什么先画区域图是计算二重三重积分的第一步?

参考答案积分限的全部信息都藏在区域几何里:投影形状决定外层限,穿线出入点决定内层限。不画图就定限,几乎必然出错。图是定限的根据,也是选坐标系的依据。

6第 6 页 · 课后思考