题目
计算二重积分I=iintlimits_(D)xy^2dsigma,其中D是半圆形闭区域x^2+y^2leq4,xgeq0,则I=() A. (64)/(15) B. (32)/(15) C. (64)/(5) D. (32)/(5)
计算二重积分$I=\iint\limits_{D}xy^{2}d\sigma$,其中D是半圆形闭区域$x^{2}+y^{2}\leq4,x\geq0$,则$I=()$
A. $\frac{64}{15}$
B. $\frac{32}{15}$
C. $\frac{64}{5}$
D. $\frac{32}{5}$
A. $\frac{64}{15}$
B. $\frac{32}{15}$
C. $\frac{64}{5}$
D. $\frac{32}{5}$
题目解答
答案
将区域 $ D $ 转化为极坐标系,其中 $ x = r \cos \theta $,$ y = r \sin \theta $,$ d\sigma = r \, dr \, d\theta $。
区域 $ D $ 在极坐标下为 $ 0 \leq r \leq 2 $,$ -\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2} $。
被积函数 $ xy^2 $ 转化为 $ r^3 \cos \theta \sin^2 \theta $,积分变为:
\[
I = \iint\limits_{D} xy^2 \, d\sigma = \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \int_{0}^{2} r^4 \cos \theta \sin^2 \theta \, dr \, d\theta
\]
分离积分得:
\[
I = \left( \int_{0}^{2} r^4 \, dr \right) \left( \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \sin^2 \theta \, d\theta \right) = \frac{32}{5} \times \frac{2}{3} = \frac{64}{15}
\]
或者,使用直角坐标系,积分区域为 $ -2 \leq y \leq 2 $,$ 0 \leq x \leq \sqrt{4 - y^2} $,计算得相同结果。
**答案:** $\boxed{\frac{64}{15}}$