题目
设闭区域D由曲线y=x^3和直线y=1,x=-1所围成,函数f(x)连续,则积分iint_(D)y[1+xf(x^4+y^2)]mathrm(d)sigma=() A (7)/(6) B (6)/(7) C (4)/(3). D (3)/(4)
设闭区域$D$由曲线$y=x^{3}$和直线$y=1,x=-1$所围成,函数$f(x)$连续,则积分$\iint_{D}y[1+xf(x^{4}+y^{2})]\mathrm{d}\sigma=$()
A $\frac{7}{6}$
B $\frac{6}{7}$
C $\frac{4}{3}$.
D $\frac{3}{4}$
题目解答
答案
为了求解积分 $\iint\limits_{D} y[1 + xf(x^4 + y^2)] \, d\sigma$,其中闭区域 $D$ 由曲线 $y = x^3$ 和直线 $y = 1$,$x = -1$ 所围成,我们首先将积分分成两部分:
\[
\iint\limits_{D} y[1 + xf(x^4 + y^2)] \, d\sigma = \iint\limits_{D} y \, d\sigma + \iint\limits_{D} yxf(x^4 + y^2) \, d\sigma
\]
### 第一部分:计算 $\iint\limits_{D} y \, d\sigma$
区域 $D$ 可以描述为 $ -1 \leq x \leq 1 $ 和 $ x^3 \leq y \leq 1 $。因此,我们有:
\[
\iint\limits_{D} y \, d\sigma = \int_{-1}^{1} \int_{x^3}^{1} y \, dy \, dx
\]
先对 $y$ 积分:
\[
\int_{x^3}^{1} y \, dy = \left[ \frac{y^2}{2} \right]_{x^3}^{1} = \frac{1}{2} - \frac{(x^3)^2}{2} = \frac{1}{2} - \frac{x^6}{2} = \frac{1 - x^6}{2}
\]
再对 $x$ 积分:
\[
\int_{-1}^{1} \frac{1 - x^6}{2} \, dx = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} (1 - x^6) \, dx
\]
由于 $1 - x^6$ 是偶函数,所以:
\[
\int_{-1}^{1} (1 - x^6) \, dx = 2 \int_{0}^{1} (1 - x^6) \, dx = 2 \left[ x - \frac{x^7}{7} \right]_{0}^{1} = 2 \left( 1 - \frac{1}{7} \right) = 2 \cdot \frac{6}{7} = \frac{12}{7}
\]
因此:
\[
\iint\limits_{D} y \, d\sigma = \frac{1}{2} \cdot \frac{12}{7} = \frac{6}{7}
\]
### 第二部分:计算 $\iint\limits_{D} yxf(x^4 + y^2) \, d\sigma$
考虑区域 $D$ 关于 $y$ 轴的对称性。函数 $yxf(x^4 + y^2)$ 是 $x$ 的奇函数(因为 $x$ 的一次幂是奇函数,而 $f(x^4 + y^2)$ 是 $x$ 的偶函数)。因此,奇函数在对称区间上的积分等于零:
\[
\iint\limits_{D} yxf(x^4 + y^2) \, d\sigma = 0
\]
### 结合两部分
将两部分结果相加,得到:
\[
\iint\limits_{D} y[1 + xf(x^4 + y^2)] \, d\sigma = \frac{6}{7} + 0 = \frac{6}{7}
\]
因此,正确答案是 $\boxed{B}$。