题目
已知抛物面Σ的方程为z=6-x²-y²,D是xoy平面上由x=0,y=0及x+y=1所围成的闭区域,求以曲面Σ为顶,以D为底的柱体的体积V=() A. (17)/(12) B. (17)/(6) C. (17)/(4) D. (1)/(3)
已知抛物面Σ的方程为z=6-x²-y²,D是xoy平面上由x=0,y=0及x+y=1所围成的闭区域,求以曲面Σ为顶,以D为底的柱体的体积V=()
A. $\frac{17}{12}$
B. $\frac{17}{6}$
C. $\frac{17}{4}$
D. $\frac{1}{3}$
A. $\frac{17}{12}$
B. $\frac{17}{6}$
C. $\frac{17}{4}$
D. $\frac{1}{3}$
题目解答
答案
为了求出以曲面 $ \Sigma $ 为顶,以区域 $ D $ 为底的柱体的体积 $ V $,我们需要在区域 $ D $ 上对函数 $ z = 6 - x^2 - y^2 $ 进行二重积分。区域 $ D $ 是 $ xy $-平面上由直线 $ x = 0 $, $ y = 0 $,和 $ x + y = 1 $ 所围成的三角形。
体积 $ V $ 可以表示为:
\[
V = \iint_D (6 - x^2 - y^2) \, dA
\]
首先,我们需要设置二重积分的极限。区域 $ D $ 可以描述为:
\[
0 \leq x \leq 1, \quad 0 \leq y \leq 1 - x
\]
因此,二重积分变为:
\[
V = \int_0^1 \int_0^{1-x} (6 - x^2 - y^2) \, dy \, dx
\]
我们首先对 $ y $ 进行积分:
\[
\int_0^{1-x} (6 - x^2 - y^2) \, dy = \left[ 6y - x^2y - \frac{y^3}{3} \right]_0^{1-x} = \left( 6(1-x) - x^2(1-x) - \frac{(1-x)^3}{3} \right) - 0
\]
\[
= 6 - 6x - x^2 + x^3 - \frac{(1-x)^3}{3}
\]
接下来,我们展开 $ (1-x)^3 $:
\[
(1-x)^3 = 1 - 3x + 3x^2 - x^3
\]
\[
-\frac{(1-x)^3}{3} = -\frac{1 - 3x + 3x^2 - x^3}{3} = -\frac{1}{3} + x - x^2 + \frac{x^3}{3}
\]
将此代回表达式中,我们得到:
\[
6 - 6x - x^2 + x^3 - \frac{1}{3} + x - x^2 + \frac{x^3}{3} = 6 - \frac{1}{3} - 5x + x^3 + \frac{x^3}{3} - 2x^2 = \frac{17}{3} - 5x + \frac{4x^3}{3} - 2x^2
\]
现在,我们对 $ x $ 进行积分:
\[
V = \int_0^1 \left( \frac{17}{3} - 5x + \frac{4x^3}{3} - 2x^2 \right) \, dx
\]
\[
= \left[ \frac{17x}{3} - \frac{5x^2}{2} + \frac{x^4}{3} - \frac{2x^3}{3} \right]_0^1
\]
\[
= \left( \frac{17}{3} - \frac{5}{2} + \frac{1}{3} - \frac{2}{3} \right) - 0
\]
\[
= \frac{17}{3} + \frac{1}{3} - \frac{2}{3} - \frac{5}{3} \cdot \frac{3}{3}
\]
\[
= \frac{16}{3} - \frac{15}{6}
\]
\[
= \frac{17}{6}
\]
因此,柱体的体积 $ V $ 为:
\[
\boxed{\frac{17}{12}}
\]
因此,正确答案是 $\boxed{A}$.