积分的几何意义

发布时间 2023-04-06 22:09:32作者: 暖阳的雪

积分的几何意义

总体把握原则

  1. 对哪一个变量进行积分,其余变量看作常数
  2. d谁就是乘以谁,对一个变量的积分,就相当于求出了这个变量所在方向的线段的长度dx;再利用变量y与变量x的关系式子,y=f(x),直接对y进行积分,就相当于计算了y乘以x的值,也就是面积。
  3. 假设有n个变量,对这n个变量进行积分,首先分成n-1个变量和1个变量。n-1个变量在这一个变量上的投影一定是一个点,先对这个点的范围dx积分。
  4. 假设有n个变量,对这n个变量进行积分,首先分成n-1个变量和1个变量。1个变量在另外n-1个变量上的投影是个面积(n==3),先对这个面积积分。

一重积分

分析:

对x积分,整体表达式y = f(x),积分区域就是x的变化范围。

处理:
  1. 找到f(x)原函数
  2. 代入积分区间做差即可计算出面积

二重积分

分析:

对x,y积分,整体表达式z = f(x,y) ,积分区域就是x、y的变化范围。

处理:
  1. 对z的积分可以转换为对x、y的积分
  2. 将x看作常数、对y进行一重积分,积分后的结果一定是关于x的表达式。
  3. 再对x的表达式再进行一重积分即可得到体积。

三重积分

几何意义:

三维空间一点密度为p=F(x,y,z),计算这个几何体的质量。

分析:

对x,y,z积分,整体表达式p = f(x,y,z) ,积分区域就是x,y,z的变化范围。

处理:
  1. 分成1和3-1=2分步进行积分
  2. 先对z的一重积分,可以得到的是线段的长度,dz消去了,转换为了二重积分继续求解二重积分
  3. 或者先对二重积分x,y的体积进行求解,转换为z的一重积分后,再对z一重积分求出几何体的质量。

总结

  • 三重积分是在一重积分和二重积分的基础上进行的积分,二重积分是在一重积分的基础上进行的积分,一重积分是最基础的面积的积分,二重积分是曲顶柱体的体积,三重积分是三维几何体的质量。
  • 积分是需要分步来进行的积分,拆开来看就好了。