题目
262 设积分区域 = (x,y)|{x)^2+(y)^2leqslant 2x+2y} int ((x)^2+xy+(y)^2)d=-|||-(A)6π. (B)8π. C)10π. (D)12π.A、AB、BC、CD、D

- A、A
- B、B
- C、C
- D、D
题目解答
答案
B
解析
考查要点:本题主要考查二重积分的计算,涉及积分区域的几何变换、极坐标的应用以及对称性的利用。
解题核心思路:
- 确定积分区域:将不等式转化为标准圆的方程,确定圆心和半径。
- 坐标系平移:通过平移坐标系将圆心移到原点,简化积分区域。
- 极坐标变换:利用极坐标计算积分,结合对称性简化被积函数。
破题关键点:
- 积分区域的几何意义:通过配方将原不等式转化为圆的标准方程。
- 对称性简化计算:利用极坐标下奇偶函数的积分特性,快速排除部分项。
步骤1:确定积分区域
原积分区域为 $x^2 + y^2 \leq 2x + 2y$,配方得:
$(x-1)^2 + (y-1)^2 \leq 2$
即以 $(1,1)$ 为圆心,半径为 $\sqrt{2}$ 的圆。
步骤2:坐标系平移
设 $u = x-1$,$v = y-1$,积分区域变为 $u^2 + v^2 \leq 2$。被积函数转换为:
$\begin{aligned}x^2 + xy + y^2 &= (u+1)^2 + (u+1)(v+1) + (v+1)^2 \\&= u^2 + v^2 + uv + 3u + 3v + 3\end{aligned}$
步骤3:极坐标变换
令 $u = r\cos\theta$,$v = r\sin\theta$,雅可比行列式为 $r$。积分变为:
$\iint_{u^2+v^2\leq2} (r^2 + r^2\cos\theta\sin\theta + 3r\cos\theta + 3r\sin\theta + 3) \cdot r \, dr \, d\theta$
步骤4:分项积分
- $r^3$ 项:$\int_0^{2\pi} \int_0^{\sqrt{2}} r^3 \, dr \, d\theta = 2\pi \cdot \frac{(\sqrt{2})^4}{4} = 2\pi$
- $r^3\cos\theta\sin\theta$ 项:$\int_0^{2\pi} \cos\theta\sin\theta \, d\theta = 0$
- $3r^2\cos\theta$ 和 $3r^2\sin\theta$ 项:$\int_0^{2\pi} \cos\theta \, d\theta = \int_0^{2\pi} \sin\theta \, d\theta = 0$
- $3r$ 项:$\int_0^{2\pi} \int_0^{\sqrt{2}} 3r \, dr \, d\theta = 3 \cdot 2\pi \cdot \frac{(\sqrt{2})^2}{2} = 6\pi$
总积分:$2\pi + 6\pi = 8\pi$