没D是由 =(y)^2 与 y=x-2 所围成的闭区域,求二重积分 (iint )_(D)ydxdy.

题目解答
答案
求积分,先把区域找出来,两个函数联立
进行联立求交点
即
求得
即
又因为原式被积函数只有y,因此转化为y型区域积分
因此y的范围-1<y<2 ,因此原式可以化简成


解析
考查要点:本题主要考查二重积分的计算,涉及积分区域的确定和积分次序的选择。关键在于正确联立曲线方程找到交点,确定积分上下限,并选择合适的积分次序简化计算。
解题思路:
- 联立方程求交点:确定抛物线$x = y^2$与直线$y = x - 2$的交点,明确积分区域边界。
- 选择积分次序:由于被积函数仅含$y$,优先选择先对$x$积分,再对$y$积分的$y$型区域。
- 确定积分限:根据交点确定$y$的范围,再对每个$y$确定$x$的范围。
- 逐层积分:先对$x$积分简化表达式,再对$y$积分求解。
步骤1:联立方程求交点
联立$x = y^2$与$y = x - 2$,代入得:
$y = y^2 - 2 \quad \Rightarrow \quad y^2 - y - 2 = 0$
解得$y = 2$或$y = -1$,对应$x$值为:
- 当$y = 2$时,$x = 2 + 2 = 4$;
- 当$y = -1$时,$x = (-1)^2 = 1$。
交点为$(4, 2)$和$(1, -1)$。
步骤2:确定积分区域
选择$y$型积分,$y$的范围为$[-1, 2]$。对每个$y$,$x$的范围为:
$x_{\text{左}} = y^2 \quad \text{(抛物线)}, \quad x_{\text{右}} = y + 2 \quad \text{(直线)}$
步骤3:计算二重积分
原积分转化为:
$\iint_D y \, dx dy = \int_{-1}^{2} \left( \int_{y^2}^{y+2} y \, dx \right) dy$
内层积分:
$\int_{y^2}^{y+2} y \, dx = y \cdot \left[(y + 2) - y^2\right] = y(y + 2 - y^2)$
外层积分:
$\int_{-1}^{2} \left( y^2 + 2y - y^3 \right) dy$
步骤4:逐项积分
计算多项式积分:
$\begin{aligned}\int \left( y^2 + 2y - y^3 \right) dy &= \frac{1}{3}y^3 + y^2 - \frac{1}{4}y^4 + C\end{aligned}$
步骤5:代入上下限
代入$y = 2$和$y = -1$:
$\begin{aligned}\text{上限} \, y=2: & \quad \frac{1}{3}(8) + 4 - \frac{1}{4}(16) = \frac{8}{3} + 4 - 4 = \frac{8}{3} \\\text{下限} \, y=-1: & \quad \frac{1}{3}(-1) + 1 - \frac{1}{4}(1) = -\frac{1}{3} + 1 - \frac{1}{4} = \frac{5}{12} \\\text{结果}: & \quad \frac{8}{3} - \frac{5}{12} = \frac{32}{12} - \frac{5}{12} = \frac{27}{12} = \frac{9}{4}\end{aligned}$