题目
7.设 :dfrac ({x)^2}(4)+(y)^2leqslant 1, 则 iint ((x)^2sin y+2)dxdy= ()-|||-B.2π-|||-A.4π-|||-D.0-|||-C.2

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,特别是利用对称性简化积分的能力,以及椭圆区域面积的计算。
解题核心思路:
- 拆分被积函数:将积分拆分为两个部分,分别处理。
- 对称性判断:利用积分区域关于坐标轴的对称性,判断奇偶函数的积分结果是否为零。
- 面积计算:直接计算椭圆区域的面积,并结合常数项积分求解。
破题关键点:
- 识别椭圆区域:由不等式 $\dfrac{x^2}{4} + y^2 \leq 1$ 确定区域为椭圆,半长轴为2,半短轴为1。
- 奇函数积分性质:被积函数 $x^2 \sin y$ 是关于 $y$ 的奇函数,在对称区域上的积分为零。
- 面积公式应用:椭圆面积公式为 $\pi ab$,其中 $a=2$,$b=1$,面积为 $2\pi$。
步骤1:拆分积分
将积分拆分为两部分:
$\iint_D (x^2 \sin y + 2) \, dx dy = \iint_D x^2 \sin y \, dx dy + \iint_D 2 \, dx dy.$
步骤2:计算第一部分积分
- 对称性分析:积分区域 $D$ 关于 $y=0$ 对称,且 $x^2 \sin y$ 是关于 $y$ 的奇函数。
- 结论:奇函数在对称区域上的积分为零,即:
$\iint_D x^2 \sin y \, dx dy = 0.$
步骤3:计算第二部分积分
- 几何意义:$\iint_D 2 \, dx dy = 2 \cdot \text{区域}D\text{的面积}$。
- 椭圆面积计算:椭圆面积公式为 $\pi ab = \pi \cdot 2 \cdot 1 = 2\pi$。
- 结果:
$\iint_D 2 \, dx dy = 2 \cdot 2\pi = 4\pi.$
步骤4:合并结果
两部分积分相加:
$0 + 4\pi = 4\pi.$