例 设区域,,,。
1、计算;
2、设在上连续,且
试证明:存在点,使得
参考解答:1、 根据二重积分的一般思路与步骤:
「第一步」:画图. 绘制边界曲线,确定积分区域范围。
「第二步」:分析图形的对称性与奇偶性,确定最终需要计算的积分。
第三步:分析被积函数(初等函数表达式)的结构和积分区域的图形特征,确定构建累次积分的坐标系。
令,分割积分区域为左右两部分,记作,在上绝对值取负,在绝对值取正。于是由积分的区域可加性,可得
由被积函数的结构(平方和)与积分区域的图形特征(圆和射线,直线围成),积分区域适合极坐标计算方法。
第四步:构建累次积分表达式,也就是写出积分区域的不等式描述形式。对于极坐标方法,多了一个步骤:
(1) 转换描述区域的边界曲线方程为极坐标方程。
(2) 画图定型:两个积分区域都是简单的型区域;
(3) 投影(扫描)得型限:两个积分区域都有;
(4) 画线定余限:
(5) 写出累次积分表达式:
第五步:计算。余变先积分,最后积型变。
所以
2、 由已知函数在闭区域年连续,由闭区域上连续函数的最值定理,可知存在,使得。并且由已知积分等式,可得
即。所以由最值的存在性,可知存在点,使得