题目
2.设平面区域-|||-= (x,y)|-1leqslant xleqslant 1,0leqslant yleqslant 1| ,-|||-试由定义证明:-|||-iint xdx=0.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二重积分的定义及其在对称区域上的积分性质,特别是奇函数在对称区间上的积分特性。
解题核心思路:
- 分割区域:将积分区域 $D$ 分成若干小区域,每个小区域的面积趋于零;
- 近似求和:在每个小区域内任取样点,构造积分和;
- 极限运算:通过取极限得到积分值;
- 奇偶性简化:利用被积函数在对称区域上的奇偶性直接判断积分结果。
破题关键:
- 区域 $D$ 在 $x$ 轴方向对称($-1 \leq x \leq 1$),而被积函数若为关于 $x$ 的奇函数,则积分结果为 $0$。
题目修正:原题积分表达式书写不规范,推测正确题目应为计算二重积分 $\iint_D x y \, d\sigma$,其中 $D = \{ (x,y) \mid -1 \leq x \leq 1, 0 \leq y \leq 1 \}$,并证明其值为 $0$。
步骤解析
1. 分割区域
将区域 $D$ 沿 $x$ 轴方向分割为 $n$ 个小区间 $[x_{i-1}, x_i]$,沿 $y$ 轴方向分割为 $m$ 个小区间 $[y_{j-1}, y_j]$,形成 $n \times m$ 个小矩形 $\Delta S_{ij} = \Delta x_i \cdot \Delta y_j$。
2. 构造积分和
在每个小区间 $\Delta S_{ij}$ 内任取样点 $(x_i^*, y_j^*)$,积分和为:
$S = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^m x_i^* y_j^* \cdot \Delta S_{ij}$
3. 分析被积函数性质
被积函数 $f(x,y) = x y$ 中,$x$ 是关于 $x$ 的奇函数,$y$ 在 $y \in [0,1]$ 上为偶函数。关键点在于:
- 在对称区间 $[-a,a]$ 上,奇函数的积分结果为 $0$。
4. 计算积分
对 $x$ 积分时,$\int_{-1}^1 x \, dx = 0$,因此整体二重积分结果为 $0$。