高等数学二重积分:求x^2+y^2+z^2=R^2,与 x^2+y^2+z^2=2Rz所围成图形的体积,

2个回答

  • ∵所围成图形是关于xz平面和yz平面对称的

    ∴所求体积=4×第一卦限体积

    ∵由x²+y²+z²=R²==>z=√(R²-x²-y²)

    由x²+y²+z²=2Rz==>z=R-√(R²-x²-y²)

    ∴第一卦限体积是由曲面z=√(R²-x²-y²)与z=R-√(R²-x²-y²),以及xz平面和yz平面(x,y>0)所围成

    ∵由x²+y²+z²=R²与x²+y²+z²=2Rz解方程,得x²+y²=(√3R/2)²

    ∴所求体积在xy平面的投影是圆x²+y²=(√3R/2)²

    故所求体积=4×第一卦限体积

    =4∫∫{√(R²-x²-y²)-[R-√(R²-x²-y²)]}dxdy

    =4∫∫[2√(R²-x²-y²)-R]dxdy

    =4∫dθ∫[2√(R²-ρ²)-R]ρdρ (极坐标变换)

    =π∫[2√(R²-ρ²)-R]d(ρ²)

    =π[(-4/3)(R²-ρ²)^(3/2)-Rρ²]│

    =π[(-4/3)(R²-3R²/4)^(3/2)-3R²/4+(4/3)(R²-0)^(3/2)+R*0]

    =π(-R³/6-3R³/4+4R³/3)

    =5πR³/12.