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∫∫∫(x^2+y^2+z^2)dxdydz,区域是椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1的内部

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/17 03:24:08
∫∫∫(x^2+y^2+z^2)dxdydz,区域是椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1的内部
以为是曲面积分,咋有方向的呢
令u = x/a、v = y/b、w = z/c
∂(x,y,z)/∂(u,v,w) dxdydz = abc dudvdw
则Ω:(x/a)² + (y/b)² + (z/c)² = 1 变为 Γ:u² + v² + w² = 1
∫∫∫ (x² + y² + z²) dxdydz
= ∫∫∫ [(au)² + (bv)² + (cw)²] abc dudvdw
= abc∫∫∫ (a²u² + b²v² + c²w²) dudvdw、由对称性,三个积分都是相等的
= abc(a² + b² + c²)∫∫∫ u² dudvdw
= abc(a² + b² + c²)/3 * ∫∫∫ (u² + v² + w²) dudvdw、轮换对称
= (1/3)abc(a² + b² + c²) * ∫(0→2π) dθ ∫(0→π) sinφ dφ ∫(0→1) r⁴ dr
= (1/3)abc(a² + b² + c²) * 2π * - [ cosφ ]:(0→π) * (1/5)[ r⁵ ]:(0→1)
= (1/3)abc(a² + b² + c²) * 2π * 2 * 1/5
= (4π/15)abc(a² + b² + c²)
再问: 轮换对称是什么意思
再答: 如果被积区域关于三个坐标面都对称,函数f(x,y,z),把x、y、z的位置分别调转而不改变原本函数的话,那函数具有轮对对称 例如这个f(u,v,w) = u² + v² + w² 把u、v和w对调得f(v,w,u) = v² + w² + u² = u² + v² + w² = f(u,v,w),所以具有轮换对称性 即∫∫∫ u² dV = ∫∫∫ v² dV = ∫∫∫ w² dV 有∫∫∫ (u² + v² + w²) dV = 3∫∫∫ u² dV So ∫∫∫ u² dV = (1/3)∫∫∫ (u² + v² + w²) dV、这样再用球面坐标好做了