设矩形D=[0,4]times[0,1],则iint_(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$\iint_{D}\min\{x,y\}dx dy=$().
A)$\frac{11}{6}$.
B)$\frac{2}{3}$.
C)$\frac{4}{3}$.
D)$\frac{11}{3}$.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查二重积分的计算,特别是被积函数为分段函数$\min\{x, y\}$时的处理方法。关键在于合理划分积分区域,将分段函数转化为分区域的简单函数进行积分。
解题思路:
- 确定积分区域:矩形区域$D = [0,4] \times [0,1]$。
- 划分区域:根据直线$y = x$与矩形的交点$(1,1)$,将$D$分为三个部分:
- 三角形区域:$0 \leq x \leq 1$,$0 \leq y \leq x$,此时$\min\{x, y\} = y$;
- 梯形区域:$0 \leq x \leq 1$,$x \leq y \leq 1$,此时$\min\{x, y\} = x$;
- 矩形区域:$1 \leq x \leq 4$,$0 \leq y \leq 1$,此时$\min\{x, y\} = y$。
- 分区域积分:分别计算三个区域的积分后相加。
区域划分与积分表达式
- 三角形区域($0 \leq x \leq 1$,$0 \leq y \leq x$):
$\int_{0}^{1} \int_{0}^{x} y \, dy \, dx$ - 梯形区域($0 \leq x \leq 1$,$x \leq y \leq 1$):
$\int_{0}^{1} \int_{x}^{1} x \, dy \, dx$ - 矩形区域($1 \leq x \leq 4$,$0 \leq y \leq 1$):
$\int_{1}^{4} \int_{0}^{1} y \, dy \, dx$
分步计算
三角形区域积分
$\int_{0}^{1} \int_{0}^{x} y \, dy \, dx = \int_{0}^{1} \left[ \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{x} \, dx = \int_{0}^{1} \frac{x^2}{2} \, dx = \left[ \frac{x^3}{6} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{6}$
梯形区域积分
$\int_{0}^{1} \int_{x}^{1} x \, dy \, dx = \int_{0}^{1} x \left[ y \right]_{x}^{1} \, dx = \int_{0}^{1} x (1 - x) \, dx = \int_{0}^{1} (x - x^2) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{6}$
矩形区域积分
$\int_{1}^{4} \int_{0}^{1} y \, dy \, dx = \int_{1}^{4} \left[ \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} \, dx = \int_{1}^{4} \frac{1}{2} \, dx = \left[ \frac{x}{2} \right]_{1}^{4} = \frac{3}{2}$
总积分结果
$\frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{3}{2} = \frac{11}{6}$