题目
20、计算iintlimits_(D)sqrt(4-x^2)-y^(2)dxdy,其中D是由x轴及曲线y=sqrt(2x-x^2)所围成的闭区间.
20、计算$\iint\limits_{D}\sqrt{4-x^{2}-y^{2}}dxdy$,其中D是由x轴及曲线$y=\sqrt{2x-x^{2}}$所围成的闭区间.
题目解答
答案
将区域 $D$ 转化为极坐标系,其中 $D = \{ (r, \theta) \mid 0 \leq r \leq 2\cos\theta, 0 \leq \theta \leq \frac{\pi}{2} \}$。
被积函数 $\sqrt{4 - x^2 - y^2}$ 在极坐标下为 $\sqrt{4 - r^2}$,面积元素 $dA = r \, dr \, d\theta$。
积分变为:
$\iint\limits_{D} \sqrt{4 - r^2} \, r \, dr \, d\theta = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \int_{0}^{2\cos\theta} r\sqrt{4 - r^2} \, dr \, d\theta$
内积分计算得:
$\int_{0}^{2\cos\theta} r\sqrt{4 - r^2} \, dr = \frac{8}{3}(1 - \sin^3\theta)$
外积分计算得:
$\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{8}{3}(1 - \sin^3\theta) \, d\theta = \frac{12\pi - 16}{9}$
答案: $\boxed{\frac{12\pi - 16}{9}}$(或$\boxed{\frac{4\pi}{3} - \frac{16}{9}}$)