Определение и простейшие свойства двойного интеграла

Задача об объеме цилиндрического тела

Наподобие того, как задача о площади криволинейной трапеции приводит к понятию простого определенного интеграла, аналогичная задача об объеме цилиндрического бруса приводит к новому понятию – двойного (определенного) интеграла.

Рассмотрим тело , которое сверху ограничено поверхностью , с боков – цилиндрической поверхностью с образующими, параллельными оси , наконец, снизу – плоской фигурой на плоскости (рис. 14). Требуется найти объем тела [1].

Для решения этой задачи прибегнем к обычному в интегральном исчислении приему, состоящему в разложении искомой величины на элементарные части, приближенному подсчету каждой части, суммированию и последующему предельному переходу. С этой целью разложим область сетью кривых на части и рассмотрим ряд цилиндрических столбиков, которые имеют своими основаниями эти частичные области и в совокупности составляют данное тело.

Для подсчета объема отдельных столбиков возьмем произвольно в каждой фигуре по точке: . Если приближенно принять каждый столбик за настоящий цилиндр с высотой, равной аппликате , то объем отдельного столбика оказывается приближенно равным

,

где означает площадь плоской фигуры [1]. В таком случае приближенное выражение объема всего тела будет

Для повышения точности этого равенства будем уменьшать размеры площадок , увеличивая их число. В пределе, при стремлении к нулю l (наибольшего из диаметров всех областей ) это равенство делается точным, так что

,

и задача решена.

Предел этого вида и есть двойной интеграл от функции по области ; он обозначается символом

,

так что формула для объема принимает вид

.

Это интересно:

Возрастные особенности личности младшего школьника
В нашей исследовательской работе мы рассмотрим развитие младших школьников в целом и специфику проявления их индивидуально-личностных и возрастных особенностей. Подласый И.П. считает, что к 6 годам ребёнок в основном готов к систематическому школьному обучению. О нём можно говорить уже как о личнос ...

Роль высшего образования. Модели социального старта
Образование, и, прежде всего высшее, играет исключительно важную и всё возрастающую роль в современной жизни нашей цивилизации. Интеллектуальный потенциал нации, который в первую очередь создается системой образования, становится определяющим фактором прогрессивного развития стран и народов. Соврем ...

Диалектика воспитания как особой формы человеческой деятельности
С целью систематизации изложения согласимся с известной периодизацией истории развития человеческого общества: первобытная община (матриархат, патриархат) – рабовладельческое общество – феодальное общество – индустриальное общество (капитализм, социализм). В первобытной общине не была выделена отде ...