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:

История возникновения и развития искусства вязания
Вязание на спицах – одна из областей традиционного народного искусства, которая исторически приобрела промысловое значение и развивается в наши дни. Это несложный и очень увлекательный вид рукоделия. «До нас дошли экземпляры вещей, связанных в IV-V веках нашей эры. В одной из гробниц Древнего Египт ...

Роль домашнего задания в развитии личности учащегося
Одним из самых доступных и проверенных практикой путей повышения эффективности урока и активизации учащихся на уроке является соответствующая организация самостоятельной учебной работы. Она занимает исключительное место в организации современного процесса обучения, потому что приобретенные учеником ...

Виды самостоятельности, используемые в процессе обучения
В рамках анализа феномена самостоятельности как сложного, структурного образования педагогами и психологами предпринимается попытка выделения ее видов, их компонентного состава, исследуется процесс их формирования, причем особое внимание в рассмотрении данного качества уделяется изучению его проявл ...