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:

Методика обучения технологии
Методика обучения технологии как отрасль педагогической науки имеет свои объекты, задачи и методы исследования. Объектом изучения служит процесс трудового обучения, включая все его стороны: содержание учебного материала, методы преподавания, познавательную деятельность учащихся, результаты обучения ...

Религиозное образование
Термины “Религиозное образование” и “обучения религии” введены статьей 5 ”Религиозное образование” Федерального закона “О свободе совести и о религиозных объединениях”. Часть 1 статьи 5 указанного Федерального закона устанавливает: “Каждый имеет право на получение религиозного образования по своему ...

Математический смысл действий сложения и вычитания
Сложение Действие сложение и вычитание рассматривается с точки зрения различных теорий: количественной теории, аксиоматической теории и теории измерения величин. По правилам построения аксиоматической теории, определение сложения натуральных чисел нужно ввести, используя только отношение "непо ...