Вычисление двойного интеграла в прямоугольных координатах.

По определению:

Пусть граница области интегрирования задана уравнением .Выразив из этого уравнения одну переменную через другую, найдемявные уравнения линий, ограничивающих область интегрирования слева- Xлев(y)исправа Xпр(y) или сверху УВ (х)и снизу УН(х).

Пользуясь произвольностью разбиения и выбора отмеченных точек в ячейках разбиения,

- введем разбиение области интегрирования Dлиниями координатной сетки

y=yj=const ||OX- и x=xi=const ||OY

на прямоугольные «ячейки» площадью и

- внутри каждого, например, вертикального «столбца» xi<x<xi+1 выберем отмеченные точки с одинаковыми абсциссами : x=xi*.

xi+1
xi
- упорядочим суммирование в интегральной сумме

Очевидно, что внутренняя сумма представляет интегральную сумму (1) для интеграла от функции одной переменной , которая при измельчении разбиений
определяет «определенный интеграл» по промежутку [yH(xi); yB yH(xi)]

После этого, внешняя сумма так же представляет интегральную сумму (1) для интеграла от функции одной переменной :

 

Таким образом, вычисление двойного интеграла в прямоугольных координатах сводится к двукратному интегрированию функции f(x,y), при этом

(1) внутреннее интегрирование функции одной переменной выполняется в области D вдольпрямой или . Пределы этого интегрирования – уравнения линий, ограничивающих область D СНИЗУ () и СВЕРХУ (y=или СЛЕВА и СПРАВА

(2) повторное интегрирование (внешний интеграл) функции одной (второй) переменной выполняется по отрезку , где a,bи c,d -наименьшее и наибольшее значения соответствующих переменных на всей области интегрирования D.

-----------------------------------------------------------------------

ЭКЗ Показать, что

-----------------------------------------------------------------------

 

Замечание. Если при выбранном порядке интегрирования границы области вдоль соответствующей «координатной прямой» задаются различными уравнениями (“сложная область”), область интегрирования следует разбить на “простые для выбранного порядка интегрирования» части :

Алгоритмвычисления двойного интеграла в прямоугольных координатах

(1) Выбрать «порядок интегрирования» и записать двойной интеграл в виде двукратного: .

(2) Представить область интегрирования Dв виде объединения частей Di, простых для выбранного порядка интегрирования, и записать интеграл как сумму двукратных интегралов:

(3) Для каждой «простой» области Di записать в явном виде уравнения границ вдоль соответствующей координатной линии, проставить пределы интегрирования и вычислить двукратный интеграл.
--------------------------------------------------------------------------

ПРИМЕР.

(1)

(2) x=const è y=const è D– «простая» область

(3)вдоль линии x=const ||OY вдоль линии y=const ||OX