积分几何微元总图

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面积

竖切时,上下,横切时,右左,极坐标曲线 与极点围成的面积为,积分区间由真实边界和曲线定义域共同决定。曲线相交、绝对值变号、参数方程换向都需要分段。

体积

截面面积为 时,,圆盘或圆环法:,柱壳法:到旋转轴的距离条带高度条带位置,半径始终是到旋转轴的距离。旋转轴为 时,函数值 对应的半径为 ;旋转轴为 时,半径为 。

绕一般直线旋转

设曲线 与旋转轴围成的区域适合用垂直于 的圆盘切片,且曲线在旋转轴方向上的投影不重叠。曲线上一点到轴的距离为,曲线投影到旋转轴方向的微元为,因此

使用前要核验投影是否单调、截面是否为完整圆盘以及积分是否重复覆盖实体。

Pappus 形心定理

若旋转轴与区域内部不相交,平面区域绕同平面内直线旋转所得体积为,其中 为区域面积, 为区域形心到旋转轴的距离。

若旋转轴与曲线内部不相交,曲线旋转所得曲面面积为,其中 为曲线长, 为曲线形心到旋转轴的距离。旋转轴穿过区域时,直接套用形心行程可能把重叠部分重复计数,应回到圆盘、圆环或柱壳积分。

弧长

直角坐标曲线:,参数曲线:,极坐标曲线:,根式中出现的量必须在积分区间内有意义;参数曲线还要检查是否重复描迹。

旋转曲面面积

弧长微元为 ,曲线到旋转轴的距离为 ,则,例如 绕 轴旋转:,参数曲线绕 轴旋转:

形心与一阶矩

均匀薄片的形心为

区域由 给出时,

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