题目
20.计算二重积分siny2dxdy,其中D是由直线 x=1, y=2 及 y=x-1 所-|||-围成的区域。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二重积分的计算,重点在于积分区域的确定和积分顺序的选择。需要根据几何图形确定积分上下限,并选择使计算简便的积分顺序。
解题核心思路:
- 绘制积分区域:通过三条直线的交点确定区域D的形状,明确顶点坐标。
- 选择积分顺序:优先选择对x积分,使被积函数简化为仅含y的表达式,从而转化为单变量积分。
- 变量代换法:对单变量积分使用代换法,简化计算过程。
破题关键点:
- 积分区域分析:区域D是由三条直线围成的三角形,顶点为(1,0)、(1,2)、(3,2)。
- 积分顺序选择:先对x积分,再对y积分,避免直接处理复杂的sin(y²) dy积分。
步骤1:确定积分区域
区域D由直线x=1、y=2、y=x-1围成,顶点为(1,0)、(1,2)、(3,2)。对于每个y,x的范围是从1到y+1(由y=x-1解得x=y+1)。
步骤2:设置积分顺序
选择先对x积分,再对y积分:
$\iint_D \sin(y^2) \, dx \, dy = \int_{0}^{2} \int_{1}^{y+1} \sin(y^2) \, dx \, dy$
步骤3:对x积分
积分与x无关,直接计算积分区间长度:
$\int_{1}^{y+1} \sin(y^2) \, dx = \sin(y^2) \cdot \left[(y+1) - 1\right] = y \sin(y^2)$
步骤4:对y积分
使用变量代换法,令$u = y^2$,则$du = 2y \, dy$,积分变为:
$\int_{0}^{2} y \sin(y^2) \, dy = \frac{1}{2} \int_{0}^{4} \sin(u) \, du = \frac{1}{2} \left[ -\cos(u) \right]_{0}^{4} = \frac{1}{2} (1 - \cos 4)$