我是靠谱客的博主 飘逸酸奶,最近开发中收集的这篇文章主要介绍四分之一椭圆上二重积分的计算,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

计算 $$bex I=iint_Dfrac{rd xrd y}{sqrt{1-frac{x^2}{a^2}-frac{y^2}{b^2}}cdot sex{x^2+y^2+1-frac{x^2}{a^2}-frac{y^2}{b^2}}^{3/2}}, eex$$ 其中 $a,b>0$, $$bex D=sed{(x,y);frac{x^2}{a^2}+frac{y^2}{b^2}leq 1, xgeq 0, ygeq 0}. eex$$

解答: 作极坐标变换 $$bex x=arcos theta,quad y=brsintheta, eex$$ 则 $$beex bea I&=int_0^{pi/2}rd thetaint_0^1 frac{r}{sqrt{1-r^2}cdot sex{a^2r^2cos^2theta+b^2r^2sin^2theta+1-r^2}^{3/2}}rd r\ &=frac{1}{2}int_0^{pi/2}rd theta int_0^1 frac{rd s}{sqrt{1-s}cdot sez{1+(a^2cos^2theta+b^2sin^2theta-1)s}^{3/2}}quadsex{r^2=s}. eea eeex$$ 为此, 计算 $$beex bea J(c)&=int_0^1 frac{rd s} {sqrt{1-s}cdot(1+cs)^{3/2}}\ &=int_0^1frac{2trd t} {tsex{1+c-ct^2}^{3/2}}quadsex{sqrt{1-s}=t}\ &=2int_0^1frac{rd t}{(1+c-ct^2)^{3/2}}. eea eeex$$ 若 $c=0$, 则 $J(0)=2$. 若 $c>0$, 则 $$beex bea J(c)&=2int_0^{arcsinsqrt{frac{c}{1+c}}} frac{1}{(1+c)^{3/2}cos^3phi}cdot sqrt{frac{1+c}{c}}cosphird phi\ &=frac{2}{sqrt{c}(1+c)}tansex{arcsinsqrt{frac{c}{1+c}}}\ &frac{2}{1+c}. eea eeex$$ 若 $c<0$, 则 $$beex bea J(c)&=2int_0^1 frac{rd t}{(1+c+|c|t^2)^{3/2}}\ &=2int_0^{arctansqrt{frac{|c|}{1+c}}} frac{1}{(1+c)^{3/2}sec^3phi}cdot sqrt{frac{1+c}{|c|}}sec^2phird phi\ &=frac{2}{sqrt{|c|}(1+c)}sinsex{arctansqrt{frac{|c|}{1+c}}} quadsex{sqrt{|c|}^2+sqrt{1+c}=1}\ &=frac{2}{1+c}. eea eeex$$ 综上, $$bex c>-1ra J(c)=int_0^1 frac{rd s} {sqrt{1-s}cdot(1+cs)^{3/2}}=frac{2}{1+c}, eex$$ 我们现在可以结束这 $I$ 的计算: $$beex bea I&=frac{1}{2}int_0^{pi/2} J(a^2cos^2theta+b^2sin^2theta-1)rd theta\ &=frac{1}{2}int_0^{pi/2}frac{2}{a^2cos^2theta+b^2sin^2theta}rd theta\ &=int_0^{pi/2} frac{cos^2theta+sin^2theta}{a^2cos^2theta+b^2sin^2theta}rd theta\ &=int_0^{pi/2} frac{rd tan theta}{a^2tan^2theta+b^2}\ &=frac{1}{ab}left.arctansex{frac{a}{b}tantheta}right|_{theta=0}^{theta=pi/2}\ &=frac{pi}{2ab}. eea eeex$$

最后

以上就是飘逸酸奶为你收集整理的四分之一椭圆上二重积分的计算的全部内容,希望文章能够帮你解决四分之一椭圆上二重积分的计算所遇到的程序开发问题。

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