Кафедра математики. Готовимся к выполнению контрольной, курсовой работы

Тройные интегралы в декартовых координатах

Вычислить интеграл

Вычислить тройной интеграл где область U ограничена поверхностями

Выразить тройной интеграл через повторные интегралы шестью различными способами.

Вычисление тройного интеграла в декартовых координатах сводится к последовательному вычислению трех определенных интегралов. Рассмотрим случай, когда область интегрирования U является элементарной относительно оси Oz, т.е. любая прямая, параллельная оси Oz, пересекает границу области U не более, чем в двух точках. Пусть область U ограничена снизу поверхностью z = z₁(x,y), а сверху - поверхностью z = z₂(x,y) (рисунок 1). Проекцией тела U на плоскость Oxy является область D (рисунок 2). Будем предполагать, что функции z₁(x,y) и z₂(x,y) непрерывны в области D.

Рис.1		Рис.2

Тогда для любой непрерывной в области U функции f (x,y,z) можно записать соотношение Таким образом, вычисление тройного интеграла сводится к вычислению двойного интеграла, в котором подынтегральной функцией является однократный интеграл. В рассмотренном случае сначала вычисляется внутренний интеграл по переменной z, а затем - двойной интеграл в области D по переменным x и y. Если область D(x,y) является областью типа I (смотрите Повторные интегралы), т.е. ограничена линиями где f₁(x), f₂(x) - непрерывные функции в интервале [a,b] и f₁(x) ≤ f₂(x), то, записывая двойной интеграл в виде повторного, получаем В другом случае, когда область D(x,y) относится к типу II (является элементарной относительно оси Ox) и ограничена линиями где φ₁(y), φ₂(y) - непрерывные на отрезке [c,d] функции, причем φ₁(y) ≤ φ₂(y), тройной интеграл представляется в виде Формулы (1) и (2) называются формулами сведения тройного интеграла к повторному. В частном случае, когда область интегрирования U представляет собой прямоугольный параллелепипед , тройной интеграл вычисляется по формуле Если исходная область интегрирования U более сложная, чем рассмотренная выше, то ее нужно разбить на конечное число более простых областей, в которых уже можно вычислить тройные интегралы методом сведения к повторным.