144 III. Rachunek całkowy funkcji wiciu zmiennych
JJf( x.y )dxdy ^ JJg( x, y )dxdy.
D D
(6) (dwustronne oszacowanie całki podwójnej). Jeżeli f jest funkcją całkowalną na regularnym obszarze DcR' oraz dla (x,y) eD. zachodzi nierówność m < f(x.y) < M, to
m|D|< j]Y(x,y)dxdy<M|D| o
(7) Zmiana wartości funkcji f w punktach leżących na skończonej liczbie wykresów funkcji postaci y = y(x) lub x = x(y) zawartych w regularnym obszarze D nie wpływa na calkowalność tej funkcji w obszarze D ani na wartość całki podwójnej, jeśli całka na tym obszarze istnieje.
Własności te dowodzi się korzystając z definicji całki podwójnej. Dla przykładu udowodnimy własność (5).
Dowód (5). Prawdziwość tej własności wynika z następującego ciągu implikacji
f(x,y) |
< |
g(x.y) dla (x,y) € D |
U | ||
f(x,.y.) |
£ |
g(x,ty,) dla (x,,yl)eD,,i = 1,2,..„n |
0 | ||
f(x,.y,)AD( |
s |
g(x,,y,)AD, dla (xl,y,)eD|ti = l,2,...,n |
U | ||
]Tf(x|fy,)AD1 |
< |
n ^gd^.y^AD, |
i«l |
U |
i=i |
n £f(Xj,yi)AD| |
< |
n ^TgO^yJAD, |
u | ||
JJf(x,y)dxdy |
jjg(x,y)dxdy. |
Zamiana calkj podwójnej na iterowaną
(DWUKROTNĄ) Podamy teraz twierdzenie dotyczące sposobu obliczania całki podwójnej na obszarze normalnym.
TWIERDZENIE 2.1 (o zamianie całki podwójnej na iterowaną) Jeśli funkcja f jest ciągła na obszarze D normalnymi względem osi 0x, przy czym
D* ł(x,y) eR:: a<x<b a g(x)<y<h(x)}, to
b h(»)
JJf(x,y)dxdy = jf Jf(x,y)dyldx.
r> * gu i
Jeśli zaś obszar D jest normalny wzglądem osi Oy. przy czym
D- |(x,y) gR2: c<y<d a k(y)<x< l(y)}. to
d Ify)
D c k(y)
W przypadku szczególnym, gdy obszar D jest prostokątem o
bokach równoległych do osi 0x i Oy, przy' czym
D={(x,y)€R2: a<x£b a c<y<d|, to
b d d b
o ■ c c«
WNIOSEK. Jeżeli obszar D jest prostokątem D = {(x,y)eR2: a<x<b AC<y<d|
oraz funkcja f daje przedstawić sią w postaci iloczynu
przy czym funkcje (p i v są ciągłe odpowiednio na przedziałach < a,b > i <c,d >, to
b d
JjY(x.y)dxdy = ( J<0(x)dx )( J<^(y)dy).
O » e