设闭区域D由曲线y=x^2和直线y=0,x=1围成,f(x,y)=xe^y+intint_(D)f(x,y)dx dy,则intint_(D)f(x,y)dx dy=().A. (2e-3)/(3)B. (3e-6)/(4)C. (2e-5)/(3)D. (2e-1)/(3)
A. $\frac{2e-3}{3}$
B. $\frac{3e-6}{4}$
C. $\frac{2e-5}{3}$
D. $\frac{2e-1}{3}$
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及方程求解能力,需要将二重积分结果设为变量,建立方程求解。
解题思路:
- 设定变量:设二重积分结果为$A$,则$f(x,y)=xe^y + A$。
- 积分区域分析:区域$D$由$x=0$到$x=1$,$y=0$到$y=x^2$围成。
- 拆分积分:将二重积分拆分为$\iint_D xe^y \, dx \, dy$和$\iint_D A \, dx \, dy$,后者可转化为$A$乘以区域面积。
- 建立方程:通过积分表达式建立关于$A$的方程,解方程求得结果。
关键点:正确拆分积分并利用区域面积简化计算。
设$\iint_D f(x,y) \, dx \, dy = A$,则$f(x,y) = xe^y + A$。根据题意:
$A = \iint_D (xe^y + A) \, dx \, dy$
步骤1:拆分积分
将积分拆分为两部分:
$A = \iint_D xe^y \, dx \, dy + A \iint_D 1 \, dx \, dy$
步骤2:计算区域面积
区域$D$的面积为:
$\iint_D 1 \, dx \, dy = \int_0^1 \int_0^{x^2} 1 \, dy \, dx = \int_0^1 x^2 \, dx = \frac{1}{3}$
步骤3:计算$\iint_D xe^y \, dx \, dy$
先对$y$积分:
$\int_0^{x^2} xe^y \, dy = x \left( e^{x^2} - 1 \right)$
再对$x$积分:
$\int_0^1 x \left( e^{x^2} - 1 \right) dx = \frac{1}{2} \int_0^1 \left( e^{x^2} \cdot 2x \right) dx - \int_0^1 x \, dx = \frac{e - 1}{2} - \frac{1}{2} = \frac{e - 2}{2}$
步骤4:建立方程并求解
代入原方程:
$A = \frac{e - 2}{2} + \frac{1}{3}A \implies \frac{2}{3}A = \frac{e - 2}{2} \implies A = \frac{3(e - 2)}{4} = \frac{3e - 6}{4}$