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:

Периодизация развития речи у детей
Речь не является врождённой способностью человека, она формируется постепенно, вместе с развитием ребёнка. Для нормального становления речи необходимо, чтобы кора головного мозга достигла определённой зрелости; лишь бы были развиты слух, зрение, осязание, обоняние; развиты психические процессы: вни ...

Особенности социализации подростков с осложненным поведением
По исследованиям А.В. Баженова, социализация личности происходит на основе природных задатков в соответствии с психофизиологическим развитием человека при существенном влиянии всего многообразия социальных факторов. Социализация – становление личности, процесс усвоения индивидом образцов поведения, ...

Понятие и компоненты творческих способностей
Проблема развития творческих способностей многоаспектная и непростая. У психологов и дидактов складываются разные точки зрения, как о природе способностей, так и о самом понятии “творчество” применительно к развитию ученика. Для начала выясним, что же такое способность, и какой смысл содержит это п ...