题目
12. (6.0分) 设Ω是由曲面x²+y²=2z及平面z=2所围成的空间闭区域,则iiint_(Omega)f(x,y,z)dv=int_(0)^2pidthetaint_(0)^2drint_(0)^(r^(2)/(2))f(rcostheta,rsintheta,z)rdzA. 对B. 错
12. (6.0分) 设Ω是由曲面x²+y²=2z及平面z=2所围成的空间闭区域,则$\iiint_{\Omega}f(x,y,z)dv=\int_{0}^{2\pi}d\theta\int_{0}^{2}dr\int_{0}^{\frac{r^{2}}{2}}f(rcos\theta,rsin\theta,z)rdz$
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
步骤 1:确定区域 $\Omega$ 的边界
- 曲面 $x^2 + y^2 = 2z$ 是一个抛物面,开口向上,顶点在原点。
- 平面 $z = 2$ 是一个水平面,位于 $z$-轴上方2个单位。
- 这两个曲面的交线通过将 $z = 2$ 代入抛物面方程中找到:\[ x^2 + y^2 = 2 \cdot 2 = 4 \] 这是在 $xy$-平面上半径为2,中心在原点的圆。
步骤 2:在柱坐标系中描述区域 $\Omega$
- 在柱坐标系中,我们使用变量 $r$,$\theta$ 和 $z$,其中 $x = r \cos \theta$,$y = r \sin \theta$,且 $z = z$。
- 半径 $r$ 的范围从0到交线圆的半径,即2。
- 角度 $\theta$ 的范围从0到 $2\pi$,覆盖整个圆。
- $z$ 的范围从抛物面 $z = \frac{r^2}{2}$ 到平面 $z = 2$。
步骤 3:将三重积分转换为柱坐标系
- 在柱坐标系中,体积元素 $dV$ 由 $r \, dr \, d\theta \, dz$ 给出。
- 积分变为:\[ \iiint_{\Omega} f(x, y, z) \, dV = \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{2} \int_{\frac{r^2}{2}}^{2} f(r \cos \theta, r \sin \theta, z) \, r \, dz \, dr \, d\theta \]
步骤 4:与给定的表达式比较
- 给定的表达式是:\[ \iiint_{\Omega} f(x, y, z) \, dV = \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{2} \int_{0}^{\frac{r^2}{2}} f(r \cos \theta, r \sin \theta, z) \, r \, dz \, dr \, d\theta \]
- 注意到 $z$ 的范围从0到 $\frac{r^2}{2}$,这与我们推导出的范围从 $\frac{r^2}{2}$ 到2不同。
- 曲面 $x^2 + y^2 = 2z$ 是一个抛物面,开口向上,顶点在原点。
- 平面 $z = 2$ 是一个水平面,位于 $z$-轴上方2个单位。
- 这两个曲面的交线通过将 $z = 2$ 代入抛物面方程中找到:\[ x^2 + y^2 = 2 \cdot 2 = 4 \] 这是在 $xy$-平面上半径为2,中心在原点的圆。
步骤 2:在柱坐标系中描述区域 $\Omega$
- 在柱坐标系中,我们使用变量 $r$,$\theta$ 和 $z$,其中 $x = r \cos \theta$,$y = r \sin \theta$,且 $z = z$。
- 半径 $r$ 的范围从0到交线圆的半径,即2。
- 角度 $\theta$ 的范围从0到 $2\pi$,覆盖整个圆。
- $z$ 的范围从抛物面 $z = \frac{r^2}{2}$ 到平面 $z = 2$。
步骤 3:将三重积分转换为柱坐标系
- 在柱坐标系中,体积元素 $dV$ 由 $r \, dr \, d\theta \, dz$ 给出。
- 积分变为:\[ \iiint_{\Omega} f(x, y, z) \, dV = \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{2} \int_{\frac{r^2}{2}}^{2} f(r \cos \theta, r \sin \theta, z) \, r \, dz \, dr \, d\theta \]
步骤 4:与给定的表达式比较
- 给定的表达式是:\[ \iiint_{\Omega} f(x, y, z) \, dV = \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{2} \int_{0}^{\frac{r^2}{2}} f(r \cos \theta, r \sin \theta, z) \, r \, dz \, dr \, d\theta \]
- 注意到 $z$ 的范围从0到 $\frac{r^2}{2}$,这与我们推导出的范围从 $\frac{r^2}{2}$ 到2不同。