不用高斯公式直接计算.

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  • 直接计算如下:

    Ι=∫∫(∑1上)+∫∫(∑2上)+∫∫(∑3上)

    其中∑1:y=1,下侧(化为二重积分时有负号)

    ∑2:y=2,上侧

    ∑3:y=z^2+x^2,下侧(化为二重积分时有负号)

    先求∫∫(∑1上):

    解y=z^2+x^2与y=1得z^2+x^2=1,得∑1在xoz面的投影为D1:z^2+x^2≤1,在极坐标下D1:0≤Θ≤2Π,0≤r≤1,

    于是∫∫(∑1上)=(曲线积分代入y=1)∫∫(∑1上)e/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为二重积分)-∫∫(D1上)e/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为极坐标下定积分)-∫(0到2Π)dΘ∫(0到1)er/rdr=(积出)-2Πe.

    同理求∫∫(∑2上):

    解y=z^2+x^2与y=2得z^2+x^2=2,得∑2在xoz面的投影为D2:z^2+x^2≤2,在极坐标下D2:0≤Θ≤2Π,0≤r≤√2,

    于是∫∫(∑2上)=(曲线积分代入y=2)∫∫(∑2上)e^√2/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为二重积分)∫∫(D2上)e^√2/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为极坐标下定积分)∫(0到2Π)dΘ∫(1到2)re^√2/rdr=(积出)2√2Πe^√2.

    再求∫∫(∑3上):

    解y=z^2+x^2,y=1与y=2得z^2+x^2=1及z^2+x^2=2,得∑3在xoz面的投影为D3:1≤z^2+x^2≤2,在极坐标下D3:0≤Θ≤2Π,1≤r≤√2,

    于是∫∫(∑3上)=(曲线积分代入y=z^2+x^2)∫∫(∑3上)e^√(z^2+x^2)/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为二重积分)-∫∫(D3上)e^√(z^2+x^2)/√(z^2+x^2)dxdz

    =(化为极坐标下定积分)-∫(0到2Π)dΘ∫(1到√2)re^r/rdr=(积出)-2Π(e^√2- e).

    故原式I=∫∫(∑1上)+∫∫(∑2上)+∫∫(∑3上)

    = -2Πe+2√2Πe^√2-2Π(e^√2- e)=2Πe^√2(√2-1).