積分變數變換 (圓的參數座標)

2011-05-21 12:23 am
Find the volume of the solid region cut from the sphere x^2+y^2+z^2<=4 by the cylinder (x+1)^2+y^2=1

我找出了上下界 z=±(4-x^2-y^2)^0.5
積分區域是 (x+1)^2+y^2=1

這個時候若是做變數變換
x=-1+rcosθ
y=rsinθ
被積分項2(4-x^2-y^2)^0.5就會沒辦法處理

我記得之前做題目的時候有碰到一樣的狀況
而解答給了不一樣的參數式(中心不在(0,0)的圓)
但我想不起來
有人能幫我嗎?



更新1:

從 r^2+2rcosθ<=0 這一步 到 0 <= r <= -2cosθ, θ=π~2π 這一步 要怎麼判斷呢???

回答 (2)

2011-05-21 4:29 am
✔ 最佳答案
(x+1)^2+y^2 <=1, x^2+y^2+2x <=0, (x, y)=(r cosθ, r sinθ)
r^2+2rcosθ<=0, 0 <= r <= -2cosθ, θ=π~2π
x^2+y^2+z^2 <= 4, z^2 <= 4 -(x^2+y^2)= 4- r^2
體積= ∫[π~2π]∫[0~-2cosθ] 2√(4-r^2)* r dr dθ
= (16/3) ∫[π~2π] [1+(sinθ)^3] dθ
= (16/9)(3π - 4)

註: 計算中[(sinθ)^2]^(3/2) = - (sinθ)^3, 因角度範圍在3,4象限

2011-05-28 09:52:11 補充:
r^2+2rcosθ < = 0邊界為r=-2cosθ
圓內部, 故0 < = r < = -2cosθ, θ=π~2π
(習慣上 r 取正值, 故取θ=π~2π)
2011-05-22 6:34 am
x 還是假設成 r cosθ
但是積分範圍 r 跟 θ
要注意一下

應該這樣就OK了


這題好眼熟好像在某張考卷看過


收錄日期: 2021-05-04 01:00:45
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110520000010KK04233

檢視 Wayback Machine 備份