求曲面z=x^2+y^2和z=6-2x^2-2y^2所围成的立体的体积

问题描述:

求曲面z=x^2+y^2和z=6-2x^2-2y^2所围成的立体的体积

由z=x^2+y^2和z=6-2x^2-2y^2联立,解得:z=3,l立体在xoy平面的投影为x^2+y^2《2
积分区域为:x^2+y^2《2,x^2+y^2《z 《6-2x^2-2y^2 。
V=∫∫∫dxdydz=∫∫(6-2x^2-2y^2-x^2-y^2)dxdy=∫∫(6-3x^2-3y^2)dxdy
用极坐标代换:积分区域为:0《r《√2,0《θ《2π
所以:V=∫∫r(6-3r^2)drdθ=2π*(3r^2-3/4*r^4)|[0,√2]=6π

图形是一个开口向上的抛物面和一个开口向下的抛物面围成的立体
不用考虑图形具体的样子
首先求立体在xy坐标面上的投影区域
把两个曲面的交线投影到xy面上去
即两个方程联立:
z=x²+y² .①
z=6-2x²-2y² .②
①-②得:
x²+y²-6+3x²+3y²=0
x²+y²=2
所以立体在xy坐标面上的投影区域是D:x²+y²≤2
其次,根据二重积分的几何意义
立体的体积是两个曲顶柱体的体积的差
两个曲顶分别是:
z=x²+2y²
z=6-2x²-y²
很容易判断得到:
z=6-2x²-y²在Z=x²+2y²上方
所以,立体的体积:
V=∫∫(D)[(6-2x^2-2y^2)-(x^2+2y^2)]dxdy
在极坐标系下化为累次积分:
V=∫(0~2π)dθ∫(0~√2)(6-3ρ^2)ρdρ=6π