利用极坐标计算二重积分,有公式
∫∫f(x,y)dxdy=∫∫f(rcosθ,rsinθ)rdrdθ ,其中积分区域是一样的.
I=∫dx∫(x^2+y^2)^(-1/2) dy
x的积分上限是1,下限0
y的积分上限是x,下限是x²
积分区域D即为直线y=x,和线y=x²在x区间[0,1]所围成的面积,转换为极坐标后,θ的范围为[0,π/4],下面计算r的范围：
y=rcosθ,x=rsinθ,r=(x^2+y^2)^(1/2);
因为y=x²的极坐标方程为：rsinθ=r²cos²θ,r=sinθ/cos²θ,dxdy=rdθ dr
因为直线y=kx和曲线y=x²的交点为(0,0),(k,k²),所以在极坐标中r的取值范围为[0,sinθ/cos²θ],则积分I化为极坐标的积分为
I＝∫dθ∫1/√(rcosθ)²+(rsinθ)²rdr
=∫dθ∫dr (θ范围[0,π/4],r范围[0,sinθ/cos²θ])
=∫(sinθ/cos²θ)dθ(θ范围[0,π/4])
=∫(-1/cos²θ)dcosθ
=|1/cosθ|(θ范围[0,π/4])
=1/cos(π/4)-1/cos0
=√2-1