求微積分高手(尤其專長於重積分一塊)!!

2015-06-24 5:47 pm
首先,積分變數變換應該人人都知吧!
我想問的是,算了,乾脆帶題目好了
拋物線(Y^2=2X)分割圓(X^2+Y^2=8)為兩部份,求此二部分面積為何???
解析的第一步我看得懂,他將二重積分分為兩塊,一塊X從0~2另一塊從2~8^(1/2)
但是他的Y區間我就不懂了,尤其是在運算過後,更是茫然未解!
因為圓和拋物線相交的關係,使得Y上下限一看之下非常明顯,然而通常帶上下線,是只有一個式子,所以可以非常理所當然的帶入,但現在,出現了兩個式子(圓和拋物線),又同時都能帶入(因為是交點),那麼請問?我該帶入Y=(2X)^(1/2)~Y=-(2X)^(1/2)呢!還是Y=(8-X^2)^(1/2)~Y=-(8-X^2)^(1/2)!
題目解析是:X----0~2時,Y -(2X)^(1/2)~(2X)^(1/2),然後加上
X---2~8^(1/2),Y -(8-X^2)^(1/2)~(8-X^2)^(1/2)
求出解是:小面積4/3+2π 剩下面積是:6π-4/3
原諒我國文爛到爆,但是我相信圖畫出來你們會非常清楚我的問題點!
而我,因為不清楚到底該怎麼算,我X的積分次序和他一樣,也有分兩段,
只是Y的積分次序和他相反,因為我相說反正兩個式子都有經過那兩點,應該沒差,算出來卻是---我只算小圓面積:[16*2^(1/2)-4]/3+2π
不得不說,真的是太像了,但是,卻是錯的,代表無法這樣亂改,有一定次序,但是,為什麼???有什麼依據嗎???
然後,為了確定不是我計算錯誤,我又算了一遍,沒錯,我應該沒算錯!


如果回答,請附上最詳盡得解析,否則我真得看不懂!!

回答 (3)

2015-06-25 4:31 am
✔ 最佳答案
https://www.facebook.com/sam.guo.3762/media_set?set=a.988527327833661.1073741840.100000292108201&type=3

2015-06-24 11:41:38 補充:
如果上面看不到 請參考:
https://www.facebook.com/photo.php?fbid=988529227833471&set=pcb.988529314500129&type=1&theater

2015-06-24 20:31:42 補充:
拋物線(Y^2=2X)分割圓(X^2+Y^2=8)為兩部份,求此二部分面積為何???
請參考:
https://www.facebook.com/photo.php?fbid=988529227833471&set=pcb.988529314500129&type=1&theater
2015-06-25 4:05 am
非常詳細的說明(Sam),抱歉,老怪物,你的說明太深奧難解了,我看不懂,重點是,你們po在意見我最佳解答要選誰啊!?
這麼客氣都不要點數嗎?
----------如果你們都在意見回答,那我想給點數也無能為力!
2015-06-24 9:53 pm
拋物線(Y^2=2X)分割圓(X^2+Y^2=8)為兩部份,求此二部分面積為何???


拋物線與圓之交點:
y^2 = 2x = 8-x^2 解得 (2,-2) 與 (2,2).


圓被拋物線分割成兩部分:
(1) 右邊區域: x^2+y^2 < = 8 且 x > = y^2/2
(2) 左邊區域 x^2+y^2 < = 8 且 x < = y^2/2

2015-06-24 13:54:01 補充:
以 (1) 而言,
固定 x 則 |y| < = √(8-x^2) 且 |y| ≦ √(2x)
不限 y, 則 x 的範圍:
最左邊是在 y^2=2x, x 的最小值是 0;
最右邊是在圓上, x^2 = 8-y^2, 最大值是 √8

2015-06-24 13:54:25 補充:
所以這個區域可以寫成
{(x,y): 0 < = x < = √8, |y| < = √(8-x^2) 且 |y| < = √(2x)}

= { (x,y): 0 < = x < = √8, |y| < = min{ √(8-x^2), √(2x) } }

= { (x,y): 0 < = x < = 2, |y| ≦ √(2x) }
∪ { (x,y): 2 < = x < = √8, |y| < = √(8-x^2) }

2015-06-24 13:54:45 補充:
也就是說, 化成 iterate integral 時, (內層) 先對 y 積分, (外層) 再
對 x 積分, 需分成兩段: x 從 0 到 2 這一段, y 是由 |y| < = √(2x)
所限定; x 從 2 到 √8 這一段, y 是由 |y| < = √(8-x^2) 所限定.

2015-06-24 13:55:16 補充:
這個區域(拋物線右邊) 也可以寫成:
{ (x,y): |y| < = 2, y^2/2 < = x < = √(8-y^2) }

也就是說: 先固定 y 來看 x, 因為是考慮拋物線右邊, 所以 x > = y^2/2;
因為是圓內, 所以 |x| < = √(8-y^2). 兩條件放一起, 就成了上述 x 的範圍.

2015-06-24 13:55:34 補充:
不限制 x 時, y 的範圍當然受限於 y^2 < = 8-x^2. 但也受限於 y^2 < = 2x,
也就是說, y^2 < = min{ 8-x^2, 2x}. 右邊是在兩曲線交點處達到最大, 也就
是 x = 2 時, 此時 8-x^2 = 4, 2x 也是 4, 因此 y^2 < = 4, 或即 |y| < = 2.

所以做 iterated integral 時姑果內層先對 x 積分, 外層再對 y 積分, 就是
∫_{|y| < = 2} ∫_{ y^2/2 < = x < = √(8-x^2) } dx dy.

2015-06-24 13:55:48 補充:
至於拋物線左邊部分, 如果直接計算積分, 則不論先對 x 積分或先對 y 積分,
都需要分割成 3個小區域. 取代方式就是用對整個顆區域的積分減掉拋物線右
邊那塊的積分.

2015-06-24 13:57:42 補充:
Sam 已給圖文並茂的詳解了, 所以我只在意見區提供說明.


收錄日期: 2021-05-04 02:03:25
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20150624000015KK05065

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