求上半球面Z=根号下4-X的平方-Y的平方含在柱面X的平方+Y的平方=2X内部的面积

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  • 上半球面z=√[4-x^2-y^2]的投影面的圆心为(0,0),半径为2

    柱面x^2+y^2=2x,即(x-1)^2+y^2=1的横截面的圆心为(1,0),半径为1

    曲面方程z=√[4-x^2-y^2]

    曲面面积A1=∫∫dA=∫∫√(1+P^2+Q^2)dxdy

    区域D1:0≤x≤2,0≤y≤1

    则所求面积为A1的2倍,即A=2A1=2∫∫√(1+P^2+Q^2)dxdy

    P=∂z/∂x=-x/√[4-x^2-y^2],Q=∂z/∂y=-y/√[4-x^2-y^2]

    1+P^2+Q^2=1+(x^2+y^2)/(4-x^2-y^2)=4/(4-x^2-y^2)

    dA=√(1+P^2+Q^2)dxdy=2/√[4-x^2-y^2]*dxdy

    A=2∫∫dA=∫∫2/√[4-x^2-y^2]*dxdy (0≤x≤2,0≤y≤1)

    =2∫∫2/√[4-r^2]*rdrdθ (极坐标化:0≤r≤2cosθ,0≤θ≤π/2)

    =2∫dθ∫2/√[4-r^2]*rdr

    =2∫4(1-sinθ)dθ

    =8(θ+cosθ)

    =8(π/2-1)

    =4(π-2)