題目
Problem
- (a) ∬DydA=(15), where D is the region in the first quadrant that lies between the circles x2+y2=4 and (x−1)2+y2=1.
(b) The volume of the solid R lying below the plane z=3−2y and above the paraboloid z=x2+y2 is (16).
解答
解法一
思路
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- (a) 兩圓在第一象限間的區域以極座標表示最直接:外圓是 r=2,內圓是 r=2cosθ。
- (b) 先求平面與拋物面的交線,投影區域恰是一個圓盤;平移圓心後用極座標算體積。
答題過程
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(a) 在極座標中,x2+y2=4 給出 r=2,而
(x−1)2+y2=1⟹r=2cosθ.
因此
∬DydA==∫0π/2∫2cosθ2(rsinθ)rdrdθ2.
故
(15)=2.
(b) 交線由 x2+y2=3−2y 決定,亦即
x2+(y+1)2=4.
令 u=x,v=y+1,則兩曲面高度差為 4−u2−v2,投影區域為 u2+v2≤4。所以
V==∫02π∫02(4−r2)rdrdθ8π.
因此
(16)=8π.