题目
5、已知函数f(x,y)在R²连续,则I=int_(0)^1dxint_(0)^sqrt(-x^(2)+2x)f(x,y)dy+int_(1)^2dxint_(0)^(x-2)^(2)f(x,y)dy,交换积分次序后I=()。A. int_(0)^1dyint_(1+sqrt(1-y^2))^2-sqrt(y)f(x,y)dxB. int_(0)^1dyint_(1+sqrt(1-y^2))^2+sqrt(y)f(x,y)dxC. int_(0)^1dyint_(1-sqrt(1-y^2))^2-sqrt(y)f(x,y)dxD. int_(0)^1dyint_(1-sqrt(1-y^2))^2+sqrt(y)f(x,y)dx
5、已知函数f(x,y)在R²连续,则$I=\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{\sqrt{-x^{2}+2x}}f(x,y)dy+\int_{1}^{2}dx\int_{0}^{(x-2)^{2}}f(x,y)dy$,交换积分次序后I=()。
A. $\int_{0}^{1}dy\int_{1+\sqrt{1-y^{2}}}^{2-\sqrt{y}}f(x,y)dx$
B. $\int_{0}^{1}dy\int_{1+\sqrt{1-y^{2}}}^{2+\sqrt{y}}f(x,y)dx$
C. $\int_{0}^{1}dy\int_{1-\sqrt{1-y^{2}}}^{2-\sqrt{y}}f(x,y)dx$
D. $\int_{0}^{1}dy\int_{1-\sqrt{1-y^{2}}}^{2+\sqrt{y}}f(x,y)dx$
题目解答
答案
C. $\int_{0}^{1}dy\int_{1-\sqrt{1-y^{2}}}^{2-\sqrt{y}}f(x,y)dx$
解析
本题考查二重积分交换积分次序的知识点。解题的关键在于根据已知的积分限确定积分区域,然后再根据新的积分次序重新确定积分限。
步骤一:分析第一个积分$\int_{0}^{1}dx\int_{0}^{\sqrt{-x^{2}+2x}}f(x,y)dy$对应的积分区域$D_1$
- 对于$y$的积分限$0\leq y\leq\sqrt{-x^{2}+2x}$,两边同时平方可得$y^{2}\leq -x^{2}+2x$,移项并配方得到$(x - 1)^2 + y^2 \leq 1$,这是一个以$(1,0)$为圆心,半径为$1$的圆。
- 结合$x$的积分限$0\leq x\leq 1$,可知$D_1$是圆$(x - 1)^2 + y^2 = 1$在$x\in[0,1]$且$y\geq0$的部分。
步骤二:分析第二个积分$\int_{1}^{2}dx\int_{0}^{(x - 2)^2}f(x,y)dy$对应的积分区域$D_2$
- 对于$y$的积分限$0\leq y\leq (x - 2)^2$,开方可得$x - 2 = \pm\sqrt{y}$,即$x = 2 \pm\sqrt{y}$。
- 结合$x$的积分限$1\leq x\leq 2$,可知$D_2$是抛物线$y = (x - 2)^2$在$x\in[1,2]$且$y\geq0$的部分。
步骤三:确定总的积分区域$D = D_1\cup D_2$
综合$D_1$和$D_2$,可得$D$是由圆$(x - 1)^2 + y^2 = 1$(取$x\in[0,1]$且$y\geq0$部分)和抛物线$y = (x - 2)^2$(取$x\in[1,2]$且$y\geq0$部分)所围成的区域,且$y$的取值范围是$0\leq y\leq 1$。
步骤四:交换积分次序
- 对于$x$的下限,由圆$(x - 1)^2 + y^2 = 1$可得$x = 1 \pm\sqrt{1 - y^2}$,因为在$D_1$中$x\in[0,1]$,所以取$x = 1 - \sqrt{1 - y^2}$。
- 对于$x$的上限,由抛物线$y = (x - 2)^2$可得$x = 2 \pm\sqrt{y}$,因为在$D_2$中$x\in[1,2]$,所以取$x = 2 - \sqrt{y}$。
因此,交换积分次序后$I = \int_{0}^{1}dy\int_{1 - \sqrt{1 - y^2}}^{2 - \sqrt{y}}f(x,y)dx$。