题目
iint (({y)^2-1)dydx}+((x)^2-x)dxdx+((x)^2-y)dxdy是锥面iint (({y)^2-1)dydx}+((x)^2-x)dxdx+((x)^2-y)dxdy的外侧 。 iint (({y)^2-1)dydx}+((x)^2-x)dxdx+((x)^2-y)dxdy iint (({y)^2-1)dydx}+((x)^2-x)dxdx+((x)^2-y)dxdy
是锥面
的外侧 。

题目解答
答案
解: 根据题意,可以将积分区域分为三部分,即:
为锥面的侧面部分。
为锥面的顶部圆盘部分。
为锥面的底部圆盘部分。
对于第一部分,采用柱坐标系进行计算。注意到
是锥面的外侧,因此我们需要将积分式中的正负号调整为:

对于第一项,使用极坐标系进行计算:
对于第二项,先计算出
,然后再计算
。
对于第三项,使用极坐标系进行计算:
因此,原积分的值为:

∴选D
解析
步骤 1:将积分区域分为三部分
根据题意,积分区域可以分为三部分:锥面的侧面部分、锥面的顶部圆盘部分和锥面的底部圆盘部分。侧面部分的积分区域为$z\in [ 0,h] $,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {z}^{2}$;顶部圆盘部分的积分区域为$z=h$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$;底部圆盘部分的积分区域为$z=0$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。
步骤 2:计算侧面部分的积分
侧面部分的积分采用柱坐标系进行计算。注意到是锥面的外侧,因此我们需要将积分式中的正负号调整为:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}+({x}^{2}-x)dxdx+({x}^{2}-y)dxdy$。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,侧面部分的积分值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}$。
步骤 3:计算顶部圆盘部分的积分
顶部圆盘部分的积分区域为$z=h$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。由于$z=h$,因此积分式中的$z$项为常数,可以提取出来。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,顶部圆盘部分的积分值为:$0$。
步骤 4:计算底部圆盘部分的积分
底部圆盘部分的积分区域为$z=0$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。由于$z=0$,因此积分式中的$z$项为常数,可以提取出来。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,底部圆盘部分的积分值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}$。
步骤 5:计算原积分的值
原积分的值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}+0+\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}=\dfrac {\pi }{2}{h}^{4}$。
根据题意,积分区域可以分为三部分:锥面的侧面部分、锥面的顶部圆盘部分和锥面的底部圆盘部分。侧面部分的积分区域为$z\in [ 0,h] $,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {z}^{2}$;顶部圆盘部分的积分区域为$z=h$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$;底部圆盘部分的积分区域为$z=0$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。
步骤 2:计算侧面部分的积分
侧面部分的积分采用柱坐标系进行计算。注意到是锥面的外侧,因此我们需要将积分式中的正负号调整为:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}+({x}^{2}-x)dxdx+({x}^{2}-y)dxdy$。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,侧面部分的积分值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}$。
步骤 3:计算顶部圆盘部分的积分
顶部圆盘部分的积分区域为$z=h$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。由于$z=h$,因此积分式中的$z$项为常数,可以提取出来。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,顶部圆盘部分的积分值为:$0$。
步骤 4:计算底部圆盘部分的积分
底部圆盘部分的积分区域为$z=0$,${x}^{2}+{y}^{2}\leqslant {h}^{2}$。由于$z=0$,因此积分式中的$z$项为常数,可以提取出来。对于第一项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({y}^{2}-1)dydx}=\iint {({r}^{2}\sin^{2}\theta-1)rdrd\theta}$。对于第二项,先计算出${\int }_{0}^{h}({z}^{2}-x)dz=0$,然后再计算${\int }_{0}^{2\pi }\dfrac {1}{3}{h}^{3}rd\theta =0$。对于第三项,使用极坐标系进行计算:$\iint {({x}^{2}-y)dxdy}=\iint {({r}^{2}\cos^{2}\theta-r\sin\theta)rdrd\theta}$。因此,底部圆盘部分的积分值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}$。
步骤 5:计算原积分的值
原积分的值为:$\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}+0+\dfrac {\pi }{4}{h}^{4}=\dfrac {\pi }{2}{h}^{4}$。