142 III. Rachunek całkowy funkcji wiciu zmiennych
ZADANIA DO ROZWIĄZANIA.
I Korzystając z interpretacji geometrycznej obliczyć całki:
a) ||4dxdy. jeśli D={(x,y)eR2: xJ+y2<9},
D
b) Jj\/4x2 +4y2dxdy, jeśli D={(x,y)eR2: x:+y:<9}, o
c) j^4-y2óxdy. jeśli D= {(x.y) e R:: 0<x<M A-2<y<2}.
D
d) jjdxdy, jeśli D={(x,y)eR2: x: + y2+2x <0},
D
e) Jjdxdy. jeśli obszar D jest ograniczony krzywymi: y = x‘.
D
y=x3*
Odpowiedzi
I. a) 36ti; całka jest równa objętości waica kołowego o wysokości 4 i promieniu 3, hj 3671 ; całka jest równa różnicy objętości wulca i stożka o promieniu podstawy 3 i wysokości 6.
c) 2it: całka jesi rówirn połowie objętości walca o promieniu 2 i wysokości I.
d) 7t; całka jest równa polu kola o promieniu I.
I
c) 1/12; całka jest rówTia polu D|= Jfx2-x‘klx
0
WŁASNOŚCI CAŁKI PODWÓJNEJ Podamy teraz kilka podstawowych własności całki podwójnej.
(1) Jeżeli funkcja f jest całkowalna na regularnym obszarze Dc.RJ, W również funkcja kf. dla każdej stałej k. jest całkowalna oraz
JJkf(x,y)dxdy = k J Jf(x.y)dxdy
n D
(2) (addytywnośc wzglądem funkcji podcałkowej). Jeżeli funkcje f i g są całkowalne na regularnym obszarze DcR', to również ich suma f + g jest funkcją całkowalną na tym obszarze oraz
JJ(f(x,y)+g(x,y)]dxdy= JJf(x. y)dxdy+ JJg(x,y)dxdy.
d D n
(3) (addytywnośc wzglądem obszaru całkowania). Załóżmy, ze regularny obszar Dc R; jest sumą dwu regularnych obszarów D, i D, nie mających wspólnych punktów wewnętrznych. lVówczas funkcja f jest całkowalna nu obszarze D wtedy i łydko wtedy, gdy jest całkowalna nu każdym z obszarów D, i D2, przy czyni
JJf (x. y )dxdv + JJf(X, y )dxdy = JJf (x. y )dxdy.
O, D, D
(4) Jeżeli funkcja f jest całkowalna na regularnym obszarze D i f(x,y)>0 dla (x.y)eD, to
JJf(x,yklxdy>0.
L)
Krótko: całka podwójna funkcji nieujemnej jest liczbą nieujemną.
(5) (monotomczność całki podwójnej). Jeżeli funkcje f / g są < alkowalne na regularnym obszarze D c R2 oraz f(x,y)<g(x.y) dla (x.y) cD. to również