题目
设矩形D=[0,4]times[0,1],则intint_(D)minx,ydx dy=(). A)(11)/(6). B)(2)/(3). C)(4)/(3). D)(11)/(3).
设矩形$D=[0,4]\times[0,1]$,则$\int\int_{D}\min\{x,y\}dx dy=$().
A)$\frac{11}{6}$.
B)$\frac{2}{3}$.
C)$\frac{4}{3}$.
D)$\frac{11}{3}$.
题目解答
答案
为了求解二重积分 $\iint\limits_{D} \min\{x, y\} \, dxdy$,其中 $D = [0, 4] \times [0, 1]$,我们需要将区域 $D$ 分成两个部分,因为 $\min\{x, y\}$ 的值在 $x \leq y$ 和 $x > y$ 时是不同的。具体来说,当 $x \leq y$ 时,$\min\{x, y\} = x$;当 $x > y$ 时,$\min\{x, y\} = y$。
区域 $D$ 可以被直线 $y = x$ 分成两个部分:
1. 区域 $D_1$:$0 \leq x \leq 1$ 且 $0 \leq y \leq x$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = y$。
2. 区域 $D_2$:$0 \leq x \leq 4$ 且 $x \leq y \leq 1$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = x$。
但是,由于 $x$ 的范围是 $[0, 4]$ 而 $y$ 的范围是 $[0, 1]$,所以 $x \leq y$ 的情况只在 $0 \leq x \leq 1$ 时成立。因此,区域 $D_2$ 可以进一步简化为 $0 \leq x \leq 1$ 且 $x \leq y \leq 1$,以及 $1 \leq x \leq 4$ 且 $0 \leq y \leq 1$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = y$。
所以,我们有:
1. 区域 $D_1$:$0 \leq x \leq 1$ 且 $0 \leq y \leq x$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = y$。
2. 区域 $D_2$:$0 \leq x \leq 1$ 且 $x \leq y \leq 1$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = x$。
3. 区域 $D_3$: $1 \leq x \leq 4$ 且 $0 \leq y \leq 1$,在这个区域上 $\min\{x, y\} = y$。
现在,我们分别计算在这些区域上的二重积分。
1. 在区域 $D_1$ 上:
\[
\iint\limits_{D_1} \min\{x, y\} \, dxdy = \int_0^1 \int_0^x y \, dydx = \int_0^1 \left[ \frac{y^2}{2} \right]_0^x \, dx = \int_0^1 \frac{x^2}{2} \, dx = \left[ \frac{x^3}{6} \right]_0^1 = \frac{1}{6}.
\]
2. 在区域 $D_2$ 上:
\[
\iint\limits_{D_2} \min\{x, y\} \, dxdy = \int_0^1 \int_x^1 x \, dydx = \int_0^1 x \left[ y \right]_x^1 \, dx = \int_0^1 x(1 - x) \, dx = \int_0^1 (x - x^2) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} \right]_0^1 = \frac{1}{2} - \frac{1}{3} = \frac{1}{6}.
\]
3. 在区域 $D_3$ 上:
\[
\iint\limits_{D_3} \min\{x, y\} \, dxdy = \int_1^4 \int_0^1 y \, dydx = \int_1^4 \left[ \frac{y^2}{2} \right]_0^1 \, dx = \int_1^4 \frac{1}{2} \, dx = \frac{1}{2} \left[ x \right]_1^4 = \frac{1}{2} \cdot 3 = \frac{3}{2}.
\]
将这三个积分的结果相加,得到:
\[
\iint\limits_{D} \min\{x, y\} \, dxdy = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{3}{2} = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{9}{6} = \frac{11}{6}.
\]
因此,正确答案是 $\boxed{A}$。