计算二重积分.∫∫(x^2+y^2)dσ,D由直线y=x,y=x+a,y=a,y=3a(a>0)所围成的区域,

问题描述:

计算二重积分.∫∫(x^2+y^2)dσ,D由直线y=x,y=x+a,y=a,y=3a(a>0)所围成的区域,

因为是闭曲面积分,可用格林公式逆公式,将曲面积分化为曲线积分
令dQ/dx=x²,dP/dy=- y²;所以Q=x³/3,P=-y³/3
∫∫(x^2+y^2)dσ=∫(-y³/3)dx+(x³/3)dy,曲线积分路径(0,a)->(a,a)->(3a,3a)->(2a,3a)->(0,a)
所以∫(0,a)->(a,a) (-y³/3)dx+(x³/3)dy=-a*a³/3
∫(a,a)->(3a,3a) (-y³/3)dx+(x³/3)dy=0
∫(3a,3a)->(2a,3a) (-y³/3)dx+(x³/3)dy=a*(3a)³/3
∫(2a,3a)->(0,a) (-y³/3)dx+(x³/3)dy=∫(2a,0) (-(x+a)³/3)dx+∫(3a,a) ((y-a)³/3)dy
=1/3*1/4*[(3a)^4-a^4]-1/3*1/4*(2a)^4=16a^4/3
以上四式相加:∫(-y³/3)dx+(x³/3)dy=-a*a³/3+0+a*(3a)³/3+16a^4/3=14a^4
即:∫∫(x^2+y^2)dσ=14a^4
法二:将积分区域分成3段,分别进行面积分,计算也不简单……

将被积区域分为3段,x∈[0,a],x∈[a,2a],x∈[2a,3a],
依次求各段积分加起来就可以了,计算会很复杂