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:

Стили воспитания и ошибки, влияющие на формирование подросткового эгоцентризма
Семья – это чаще всего скрытый от внешнего наблюдения мир сложных взаимоотношений, традиций и правил, которые в той или иной степени сказываются на особенностях личности ее членов, и в первую очередь детей. Тем не менее, существует ряд объективных социальных факторов, которые, так или иначе, сказыв ...

Возрастные особенности развития младших школьников
Младший школьный возраст - первая крупная перемена в жизни ребенка, решительные изменения в его деятельности, общении, отношениях с другими людьми. Ведущей деятельностью становится учение. Изменяется уклад жизни, появляются новые обязанности, новыми становятся отношения с окружающими. Быстро развив ...

Краткие сведения о развитии речи ребенка
Речь является средством общения людей и формой человеческого мышления. Различают внешнюю и внутреннюю речь. Для общения друг с другом люди пользуются внешней речью. Разновидностями внешней речи являются устная и письменная речь. Из внешней речи развивается внутренняя (речь-«думание»), которая позво ...