题目
4.试确定积分区域D,使二重积分 iint (1-2(x)^2-(y)^2)dxdy 达到最大值.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二重积分的最大值问题,关键在于理解被积函数的符号对积分结果的影响。
解题核心思路:
要使二重积分 $\iint_D (1-2x^2-y^2) \,dx\,dy$ 最大化,需确保积分区域 $D$ 包含所有使被积函数非负的点,同时排除所有使被积函数为负的点。此时积分仅累加正的部分,避免负值抵消。
破题关键点:
- 确定被积函数非负的区域:解不等式 $1-2x^2-y^2 \geq 0$,得到椭圆方程 $2x^2 + y^2 \leq 1$。
- 选择积分区域:当 $D$ 恰好为该椭圆所围闭区域时,积分值最大。
步骤1:分析被积函数的符号
被积函数为 $f(x,y) = 1 - 2x^2 - y^2$。当 $f(x,y) \geq 0$ 时,点 $(x,y)$ 对积分有正贡献;当 $f(x,y) < 0$ 时,积分会减少。
步骤2:求解非负区域
解不等式 $1 - 2x^2 - y^2 \geq 0$,变形得:
$2x^2 + y^2 \leq 1.$
此为椭圆方程,长轴在 $y$ 轴方向,半长轴为 $1$,半短轴为 $\frac{1}{\sqrt{2}}$。
步骤3:确定积分区域
若积分区域 $D$ 包含椭圆 $2x^2 + y^2 \leq 1$ 内的所有点,则积分仅累加正项;若超出该椭圆,积分会包含负项,导致整体值减小。因此,最大值出现在 $D$ 为该椭圆闭区域时。