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:

Организация работы над проблемой школы
Проблема выявляет сущность противоречий, имеющихся в образовательной системе школы. Противоречие – это несоответствие между желаемым и имеющимся результатом, состоянием (например, образовательного процесса). Научно выявленная и сформулированная проблема позволяет поставить научно обоснованные задач ...

Влияние оценочной деятельности на формирование учебно-познавательной мотивации
Возможность целенаправленного формирования и развития мотивов человека остаётся мало изученным вопросом в отечественной и зарубежной психологии. Важность этой проблемы обусловлена взаимосвязью вопроса о развитии мотивов и потребностей с вопросом о развитии личности в целом. Тип личности, мотив и мо ...

Основные эколого-химические понятия
Большое влияние на учебно-воспитательный процесс оказывает связь обучения природоведению, биологии, географии и химии с охраной природы. На школы возлагается особая ответственность за воспитание у подрастающего поколения бережного отношения к природным богатствам Родины. Поэтому теоретическое изуче ...