论文导读::本文给出了如何在直角坐标系下将三重积分交换次序的方法,即转化为二重积分在直角坐标系下交换次序的问题,并用实例进行了说明。
论文关键词:三重积分,二重积分,交换次序
一、问题的提出
二重积分在直角坐标系下交换次序,只需把积分区域分别看成 型和 型即可。但三重积分在直角坐标系下的次序有6种,它们分别是: 、 、 、 、 和 。由于积分区域是空间区域,往往很难想象,因此借助画出积分区域W的图形,完成三重积分在直角坐标系下交换次序通常不可行,需要新的方法解决这一问题。
二、交换三重积分在直角坐标系下次序的理论依据
确定三重积分的积分次序通常有两种办法,分别称为“投影法”和“截面法”。有的书上也称为“先单后重”和“先重后单”。
所谓“投影法”是指计算一个三重积分可以化为先计算一个定积分,再计算一个二重积分, 此二重积分的积分区域为W在坐标面上投影。
设空间闭区域 ,其中 为 在 平面上的投影。
则 【1】 ·(1)
若令
有 (2)
这样 上的三重积分转化为 上的二重积分。交换三重积分(1)中外层积分 的次序,只需交换积分区域为 的二重积分(2)中 的次序。
而“截面法”是指计算一个三重积分也可以化为先计算一个在截面上的二重积分,再计算一个定积分。设空间闭区域 ,其中 是竖坐标为 的平面截空间闭区域W所得到的一个平面闭区域中国论文下载中心。
则有 .【1】(3)
(4)
则交换交换三重积分(3)中内层积分 的次序,只需交换截面 上二重积分(4)中 的次序即可,此时应将变量 看成常数。
若不是相邻交换,可用若干次相邻交换来实现。这样三重积分在直角坐标系下交换次序的问题二重积分,就转化为二重积分在直角坐标系下交换次序,从而问题得以解决。
三、举例说明
例将 按 的次序积分,再按 次序积分【2】。
解:1)按 的次序积分,只需交换原积分中 的次序。由于 是内层积分,,应将上面的积分看成是由截面法得到的,只需交换截面 上二重积分的次序即可。
把 看成常数,
由此画出截面 (见图1)

在平面区域 上交换 的次序 
(5)
2)由前面分析知,交换次序时只能做相邻的交换,要换成 次序积分,
可看成 两步组合而来。
而 已经完成, 即(5)。下面将(5)中外层积分 的次序交换。交换外层积分次序,应将此积分看成是由投影法得到的,只需交换投影区域 上二重积分 的次序即可。
,由此画出积分区域 (见图2)

在 平面交换次序得 

四、小结
由以上分析可知:三重积分在直角坐标系交换次序只能做相邻交换,对外层积分交换次序要把积分看成由投影法得到;对内层积分交换次序要把积分看成由截面法得到,从而转化为二重积分的交换次序;而对任意次序的交换,可用相邻交换实现。
参考文献:
[1]同济大学数学系编。高等数学第六版(下册)【M】6版,北京:高等教育出版社,2007:158-160
[2]詹锐清、卢海敏,高等数学全真课堂(上下册合订本)【M】,北京:学苑出版社,2002:580-581

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