多元积分例题
（整理）多元函数积分
（整理）多元函数积分多元函数积分1. 利用积分区域的对称性化简多元函数的积分1.1 利用积分区域的对称性化简多元函数的重积分题型一计算积分区域具有对称性，被积函数具有奇偶性的重积分类型（一）计算积分区域具有对称性、被积函数具有奇偶性的二重积分常用下述命题简化计算二重积分.命题1 若f(x,y)在积分区域D 上连续，且D 关于y 轴（或x 轴）对称，则（1）f(x,y)是D 上关于x （或y ）的奇函数时，有??=Ddxdy y x f 0),(；（2）f(x,y)是D 上关于x （或y ）的偶函数时，有=D D dxdy y x f dxdy y x f 1),(2),(；其中D 1是D 落在y 轴（或x 轴）一侧的那一部分区域.命题2 若D 关于x 轴、y 轴对称，D 1为D 中对应于x ≥0,y ≥0（或x ≤0,y ≤0）的部分，则-=--=-=-=D D y x f y x f y x f y x f y x f y x f dxdy y x f dxdy y x f ).,(),(),(,0),,(),(),(,),(4),(1或命题3 设积分区域D 对称于原点，对称于原点的两部分记为D 1和D 2.（1）;),(2),(),,(),(1==--D D d y x f d y x f y x f y x f σσ则若（2）.0),(),,(),(??=-=--Dd y x f y x f y x f σ则若命题4 积分区域D 关于y x ,具有轮换对称性，则+==DD D d x y f y x f d x y f d y x f σσσ)],(),([21),(),( 记D 位于直线y=x 上半部分区域为D 1,则-===D D y x f x y f y x f x y f dxdy y x f dxdy y x f ),,(),(,0),,(),( ,),(2),(1类型（二）计算积分区域具有对称性，被积函数具有奇偶性的三重积分.常用下述命题简化具有上述性质的三重积分的计算.命题1若Ω关于xOy 平面对称，而Ω1是Ω对应于z ≥0的部分，则Ω∈?=-Ω∈?--=-=ΩΩ;),,(),,,(),,(,),,(2,),,(),,,(),,(,0),,(1z y x z y x f z y x f d z y x f z y x z y x f z y x f d z y x f υυ 若Ω关于yOz 平面（或zOx 平面）对称，f 关于x （或y ）为奇函数或偶函数有类似结论.命题2 若Ω关于xOy 平面和xOz 平面均对称（即关于x 轴对称），而Ω1为Ω对应于z ≥0,y ≥0的部分，则=ΩΩ为奇函数；或关于，当为偶函数，关于当z y f z y f d z y x f d z y x f 0,,),,(4),,(1υυ 若Ω关于xOz 平面和yOz 平面均对称（即关于z 轴对称），或者关于xOy 平面和yOz 平面均对称，那么也有类似结论.命题3 如果积分区域Ω关于三个坐标平面对称，而Ω1是Ω位于第一象限的部分，则=ΩΩ为奇函数；或或关于，当均为偶函数，关于当z y x f z y x f d z y x f d z y x f 0,,,),,(8),,(1υυ 命题4 若积分区域Ω关于原点对称，且被积函数关于x,y,z 为奇函数，即.0),,(),,,(),,(=----=Ωυd z y x f z y x f z y x f 则题型三计算积分区域具有轮换对称性的三重积分命题5 如果积分区域关于变量x,y,z 具有轮换对称性（即x 换成y,y 换成z,z 换成x ，其表达式不变），则ΩΩΩΩ++===υυυυd y x z f x z y f z y x f d y x z f d x z y f d z y xf )],,(),,(),,([31),,(),,(),,(.1.2 利用积分区域的对称性化简第一类曲线积分、曲面积分题型一计算积分曲线（面）具有对称性的第一类曲线（面）积分类型（一）计算积分曲线具有对称性的第一类曲线积分命题1.2.1 设曲线L 关于y 轴对称，则=??，0,),(2),(1L L ds y x f s d y x f 是奇函数，关于是偶函数，关于x y x f x y x f ),(),( 其中L 1是L 在x ≥0的那段曲线，即L 1是L 在y 轴右侧的部分；若曲线L 关于x 轴对称，则有上述类似结论.命题1.2.2 设f(x,y)在分段光滑曲线L 上连续，若L 关于原点对称，则=??，LL ds y x f s d y x f ),(2,0),( 为偶函数，关于若为奇函数，关于若),(),(),(),(y x y x f y x y x f 其中L 1为L 的右半平面或上半平面部分.类型（二）计算积分曲面具有对称性的第一类曲面积分第一类曲面积分的奇偶对称性与三重积分类似，可利用下述命题简化计算.命题1.2.3 设积分曲面Σ关于yOz 对称，则=∑∑1),,(2,0),,(dS z y x f dS z y x f 为偶函数，关于当为奇函数，关于当x z y x f x z y x f ),,(),,( 其中Σ1是Σ在yOz 面的前侧部分.若Σ关于另外两坐标面有对称性，则有类似结论.注意不能把Σ向xOy 面上投影，因第一类曲面积分的Σ投影域面积不能为0.题型二计算平面积分曲线关于y=x 对称的第一类曲线积分命题1.2.4 若L 关于直线y=x 对称，则??=L Lds x y f ds y x f ),(),(. 题型三计算空间积分曲线具有轮换对称性的第一类曲线积分命题1.2.5 若曲线Γ方程中的三变量x,y,z 具有轮换对称性，则ΓΓΓΓΓΓ====ds z ds y ds x zds yds xds 222,. 1.3 利用积分区域的对称性化简第二类曲线积分、曲面积分题型一计算积分曲线具有对称性的第二类曲线积分第二类曲线积分的奇偶对称性与第一类曲线积分相反，有下述结论.命题1.3.1 设L 为平面上分段光滑的定向曲线，P(x,y),Q(x,y)连续，（1）L 关于y 轴对称，L 1是L 在y 轴右侧部分，则=??,),(2,0),(1L L dx y x P dx y x P 为偶函数；关于若为奇函数，关于若x y x P x y x P ),(),( =??,),(2,0),(Q 1L L dy y x Q dy y x .),(),(为奇函数关于若为偶函数，关于若x y x Q x y x Q （2）L 关于x 轴对称，L 1为L 在x 轴上侧部分，则=??,),(2,0),(1L L dx y x P dx y x P 为奇函数；关于若为偶函数，关于若y y x P y y x P ),(),( =??,),(2,0),(1L L dy y x Q dy y x Q .),(),(为偶函数关于若为奇函数，关于若y y x Q y y x Q （3）L 关于原点对称，L 1是L 在y 轴右侧或x 轴上侧部分，则+=+,2,0),(),(1L L L Qdy Pdx dy y x Q dx y x P .),(),(),,(),(),(),,(为奇函数关于若为偶函数，关于若y x y x Q y x P y x y x Q y x P （4）L 关于y=x 对称，则.),(),(),(),(),(),(+-=+=+-LL L dx x y Q dy x y P dx x y Q dy x y P dy y x Q dx y x P 即若L 关于y=x 对称，将x 与y 对调，则L 关于直线y=x 翻转，即L 化为L —.因而第二类曲线积分没有轮换对称性.题型二计算积分曲面具有对称性的第二类曲面积分命题1.3.2 设Σ关于yOz 面对称，则=∑∑,0,),,(2),,(1dydz z y x P dydz z y x P .),,(),,(为偶函数关于当为奇函数，关于当x z y x P x z y x P 其中Σ1是Σ在yOz 面的前侧部分.这里对坐标y 和z 的第二类曲面积分只能考虑Σ关于yOz 面的对称性，而不能考虑其他面，这一点也与第一类曲面积分不同.2. 交换积分次序及转换二次积分题型一交换二次积分的积分次序※直接例题，无讲解.题型二转换二次积分转换二次积分是指将极坐标系（或直角坐标系）下的二次积分转换成直角坐标系（或极坐标系）下的二次积分.由极坐标系（或直角坐标系）下的二次积分的内外层积分限写出相应的二重积分区域D 的极坐标（或直角坐标）表示，再确定该区域D 在直角坐标系（或极坐标系）中的图形，然后配置积分限.3. 计算二重积分题型一计算被积函数分区域给出的二重积分含绝对值符号、最值符号max 或min 及含符号函数、取整函数的被积函数，实际上都是分区域给出的函数，计算其二重积分都需分块计算.题型二计算圆域或部分圆域上的二重积分当积分区域的边界由圆弧、过原点的射线（段）组成，而且被积函数为)(22y x f y x m n +或)/(x y f y x m n 的形状时，常作坐标变换θθsin ,cos r y r x ==，利用极坐标系计算比较简单.为此，引进新变量r,θ,得到用极坐标（r ，θ）计算二重积分的公式：=')sin ,cos (),(D D rdrd r r f dxdy y x f θθθ （其中rd θdr 是极坐标系下的面积元素）. 用极坐标系计算的二重积分，就积分区域来说，常是圆域（或其一部分）、圆环域、扇形域等，可按其圆心所在位置分为下述六个类型（其中a,b,c 均为常数）.类型（一）计算圆域x 2+y 2≤a 上的二重积分. 类型（二）计算圆域x 2+y 2≤2ax 上的二重积分.类型（三）计算圆域x 2+y 2≤-2ax 上的二重积分.类型（四）计算圆域x 2+y 2≤2ay 上的二重积分.类型（五）计算圆域x 2+y 2≤-2ay 上的二重积分.类型（六）计算圆域x 2+y 2≤2ax+2by+c 上的二重积分.4. 计算三重积分题型一计算积分区域的边界方程均为一次的三重积分当积分区域Ω主要由平面围成时，宜用直角坐标系计算，如果积分区域Ω的边界方程中含某个坐标变量的方程只有两个，则可先对该坐标变量积分。
多元函数微积分知识点
多元函数微积分知识点一、知识概述《多元函数微积分知识点》①基本定义：多元函数呢，就是一个函数里有好几个变量，不像一元函数只有一个变量。
打个比方，一元函数就像是一个人在一条笔直的跑道上跑步，变量就是他跑的距离。
而多元函数就像是一群人在一个操场上到处跑，每个方向的位置就是不同的变量。
多元函数微积分就是对这种有多个变量的函数进行微分和积分的一套数学方法。
②重要程度：在数学里，多元函数微积分可是相当重要的哦。
在物理学、工程学、经济学等好多学科都要用到它。
比如说，在物理中计算物体在多个力作用下的运动情况，或者经济里分析多个经济因素对某个指标的影响，没有多元函数微积分就很麻烦。
③前置知识：你得先掌握好一元函数微积分的知识，像函数的概念、极限、导数、积分这些。
还有简单的代数知识，像多元方程之类的。
④应用价值：实际中的应用太多了。
比如在建筑设计里，考虑到很多因素影响建筑物的稳定性，像风力、地质条件等，就可以用多元函数微积分来分析和设计；在计算机图形学里，可以用来处理三维模型的各种参数。
二、知识体系①知识图谱：多元函数微积分就坐落在多元函数这一块内容里，它就像是多元函数大厦里的核心支柱，很多关于多元函数性质和变化的研究都离不开它。
②关联知识：和线性代数有联系，因为多元函数里变量之间的关系有时候可以用矩阵等线性代数的知识来表示；还和概率论有关联，在处理多变量的概率分布时，多元函数微积分能派上用场。
③重难点分析：掌握的难度在于要同时处理好几个变量的关系，这很容易让人脑子乱。
关键就是要理解各个变量在函数中的角色和相互影响。
比如说，在求多元函数的偏导数时，要清楚是对哪个变量求导，而把其他变量暂时当作常数。
④考点分析：在数学考试里可是个重点。
考查方式多种多样，可能会让你求多元函数的极限、偏导数、全微分，也可能是多元函数的积分计算等。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：多元函数的核心概念是有多个自变量的函数。
就好比确定一个地点需要经度、纬度和海拔三个因素，这就是三个自变量组成的多元函数，可以表示为z = f(x,y)这种形式（这里假设是两个自变量x、y的情况，实际上可以有更多自变量）。
数学分析华东师大第四版16章_多元函数的极限与连续
lim
f ( x, y )极限存在，
是指当动点 ( x, y )以任意的方式趋向于点 ( x0 , y0 )时, 对应的极限都存在并且 相等.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例题
证明二重极限 x y lim 不存在. 2 2 ( x , y ) ( 0 , 0 ) x y
证明
取y kx, 则 即当动点( x, y )沿着直线y kx趋向于点(0,0)时, x y kx k lim lim , 2 2 2 2 2 ( x , y )( 0 , 0 ) x y x 0 (1 k ) x 1 k
求二元函数的定义域与值域
1.函数z f ( x, y ) a x b y (a, b是不为0的实数); 2.函数z f ( x, y ) 1 ( x 2 y 2 ) ; 2 xy 3.函数z f ( x, y ) 2 ; 2 x y 4.函数z f ( x, y ) 1 x 1 y .
则一定存在有限个开区 域1 , 2 , , n , 使得 D k .
k 1 n
n元函数的定义
所有有序实数组 ( x1 , x2 , , xn )的全体称为 n维向量空间 , 记作R n . 每个有序实数组 ( x1 , x2 , , xn )称为R n中的一个点 , n个实数x1 , x2 , , xn 称为这个点的坐标 .
二元函数的定义域
• 一元函数的定义域是实数轴上的点集；
• 二元函数的定义域是坐标平面上的点集.
坐标平面与平面点集
• 在平面上确定了一个直角坐标系之后，所 有有序实数对(x,y)与平面上所有的点之间就 建立了一一对应。确定了直角坐标系的平 面，称为坐标平面； • 在坐标平面上满足某种条件P的点的集合称 为平面点集，记作
2多元函数积分学.docx
2.多元函数积分学K考试内容》（数学一）二重积分、三重积分的概念及性质二重积分与三重积分的计算和应用两类曲线积分的概念、性质及计算两类曲线积分的关系格林公式平面曲线积分与路径无关的条件己知全微分求原函数两类曲面积分的概念、性质及计算两类曲面积分的关系高斯公式斯托克斯公式散度、旋度的概念及计算曲线积分和曲面积分的应用K考试要求》（数学一）1 •理解二重积分、三重积分的概念，了解重积分的性质，了解二重积分的中值定理。
2.掌握二重积分的计算方法（直角坐标、极坐标），会计算三重积分（直角坐标、柱面坐标、球面坐标）。
3•理解两类曲线积分的概念，了解两类曲线积分的性质及两类曲线积分的关系。
4.掌握计算两类曲线积分的方法。
5.掌握格林公式并会运用平面曲线积分与路径元关的条件，会求全微分的原函数。
6.了解两类曲面积分的概念、性质及两类曲面积分的关系，掌握计算两类曲面积分的方法。
会用高斯公式、斯托克斯公式计算曲面、曲线积分。
7.了解散度与旋度的概念，并会计算。
8.会用重积分、曲线积分及曲面积分求一些几何量与物理量（平面图形的面积、体积、曲面面积、弧长、质量、重心、转动惯量、引力、功及流量等）。
K考试要求』（数学二）1.了解二重积分的概念及性质，掌握二重积分的计算方法（直角坐标、极坐标）。
K考试要求》（数学三）1.了解二重积分的概念及性质，掌握二重积分的计算方法（直角坐标、极坐标）。
2.了解无界区域上较简单的广义二重积分及其计算。
K考试要求》（数学四）同数学三2.多元函数积分学K知识点概述H 2. 1二重积分基本概念：定义、基本性质计算方法：直角坐标法（x型简单区域；y型简单区域）极坐标法（r型简单区域；&型简单区域）一般变换法几何应用：面积、曲顶柱体体积物理应用：质量、质心、转动惯量2. 2三重积分基本概念：定义、基本性质计算方法：直角坐标法：x型简单区域；y型简单区域；z型简单区域投影法（先定积分后二重积分）截面法（先二重积分后定积分）柱坐标法；球坐标法；一般变换法儿何应用：体积物理应用：质量、质心、转动惯量、引力2. 3曲线积分第一类曲线积分基本概念：定义、基本性质计算方法：参数化法儿何应用：弧长物理应用：质量、质心、转动惯量、引力第二类曲线积分基本概念：定义、基本性质计算方法：参数化法曲线积分基本定理（曲线积分与路径无关的条件（平面情形，空间情形）；全微分的原函数；场论基本概念与计算格林公式（平面曲线积分）；斯托克斯公式（空间曲线积分）物理应用：功，环流量，通量第一类曲线积分与第二类曲线积分的联系2. 4曲而积分第一类曲面积分基本概念：定义、基本性质计算方法：投影法(向xoy 平面投影；向yoz 平面投影；向zox 平面投影)儿何应用：曲面面积 物理应用：质量、质心、转动惯量、引力第二类曲面积分基本概念：定义、基本性质计算方法：有向投影法(各向投影；单向投影)；化成第一类曲面积分；高斯公式；斯托克斯公式物理应用：通量第一类曲面积分与第二类曲面积分的联系K 典型例题一二重积分H例1 (91103)设D 是XOY 平面上以(1,1),(-1,1),(-1,-1)为顶点的三角形区域，®是D 在第 一象限部分，则 jjp (xy + cosxsin y)dxdy =()K 注》二重积分的对称性例2计算力dy,其中D 是由直线兀=-2,y = 0,y = 2以及曲线兀= -(2y- y 2所围成的平而区域K 注》平面区域的重心(质心)变式1计算Jjp(x+刃加/y,其中: 2以+》2 < y +1例3计算血(手+評如)，，其中D ：X 2 + y 2 </?2 (/?>0)注1极坐标法是计算二重积分的重要方法变式 1 计算 JJ^ln(x 2+ y 2 yixdy ,其中 D: x 2 + y 2 < 1 变式2计算吕-和如其中D ：名+着「注2二重积分的轮换对称性变式3计算H (斗+其)必〃y ,其中D:x 2 + y 2<R 2 (/?>0) H D a 2 b 2(B) 2血 xydxdy (A)cosxsin ydxdy (C) (xy + cos x sin y)dxdy (D) 0x » 0, y 2 0上的正值连续函数例 4 (94103)计算 JJ D + xf(x 2 + y 2)]dxdy ,其中 D 由直线 y = x,y = -\,x = \ 围成，f 为连续函数 变式 1 (01306)计算 J.y ［l +兀+〉)］dxdy ,其中 D 由直线 y = x.y =-l,x = 1^成 例 5(02107)计算 JJ 创曲{兀2,护}必労,其中 p = {(X5y )：o<x<l,O<y<l}变式 1 计算^D x 2dxdy ,其中 D: x 4 + y 4 < 1 变式 2 (95305)计算 jj /?2 min{x,y}e-^2^y 2)dxdy ,其中 M 为整个 xoy 平面 例6计算Z = J ■:必产号％‘注将二重积分化成二次积分计算时，确定积分次序是关键变式1计算心恥J 謬字变式2计算I = ff^sin y 2dxdy ,其中D 由y = x, y =五及Y 轴围成变式3计算/二J 診rj ； 了——dy , f\x)在［0, a ］连续u J(d-x)(x- y)例7设/(兀)在［0,1］上连续，证明J ：闵：/(兀)/()曲=*［仃(兀)〃兀］2例 8 求在 D:x 2 + y 2 < y 9x>0上连续的 /(x,刃，使 /(x,y) = Jl-x 2一)2 一却需/仏*)dud\ 例9 (97306)求/(/),使得/⑴在［0,2)上连续，且满足方程 f ⑴=e 伽2 + 几2+严 <4,2 f(yx 2 + y 2)dxdy例］0 (00406)设 f(x,y)=<X "求 /(x, y)dxdy ,其中 D:x 2 + y 2 > 2x 0, 他变式 1 (05111)计算二重积分仏巩1 + %2 + y2］Jxdy ，其中 D :x 2 + y 2 < 72,x> 0, y > 0,［1 +兀2 +y2］表示不超过1 +兀2 + y2的最大整数变式4 (05204)计算血aj/(兀)+bj/(y) z/xdy ,其中 为常数，/(x)为£>:%2 + ^2 <4,变式 2 (05209)计算二重积分血| 兀 2+y2_i/dy,其中 D = {(x,y):O<x<l,O<y<l}K 典型例题一三重积分H例1 (88203)设有空间区域V1 : x 2 + y 2 + z 2 < /?2,z > 0 , V2 :x 2 + y 2 +z 2 < /?2,x>0, y >0,z>0,贝！J ()⑷ JJJy xdxdydz = 4川xdxdydz (B) JJ. ydxdydz = ydxdydz(0 zdxdydz = 4出” zdxdydz (D) xyzdxdydz = xyzdxdydz 注三重积分的对称性 例 2 计算 J%兀,其中 V : x 2 + y 2 + z 2 < /?2,x > 0,>?> 0,z > 0 (/? > 0)解一：投影法解二：截面法解三：柱坐标变换法解四：球坐标变换法,2 n 变式1用截面法计算出“如皿，其中V:^- + -p- + ^-<l,z>0变式 2 利用对称性计算^^x-dxdydz ,其中 V : x 2 + y 2 4- z 2 < /?2,z > 0 (7? > 0)dxdydz (l+|x| + |y| + |z|)3 例 4 计算 (x + y + z)dxdydz ,其中 V : 2以+3y2 + 么2 5 z注空间区域的重心(质心)变式 1 设 /⑴可导，V :以 +『2 + z2 w/2 , = /(x 2 +y2 + z^)dxdydz,求 F'(/) 例 6 (03112)设/(r)为正值连续函数,V(t):x 2 + y 2 + z 2 <t 2 , D(t):x 2 + y 2<r 2, 肛⑴ /X + y 2 + z2 Zdxdydz血初 f(x 2 + y 2)dxdy F ⑴ JJ D(Z) /(x 2 + y 2)dxdy (1)讨论F(f)在(0,+oo)内的单调性(2)证明(>0时，F(r)>-G(r)71 K 典型例题一曲线积分与曲面积分H例1计算#厶(2兀2+3y2)〃$ ,其中厶：兀2 + y2 = 2(兀+y)解一：参数化法 解二：利用曲线积分的对称性变式1计算+ yz + xz)d$ ,其中厶为球面兀2 +y2 +z2 =］与平面乂+y + z 二0的交线例3计算皿 其中 V:|x| + |y| + |z|<l例5设/⑴可导, /(0) = 0, V ：兀2 + y2 + z2 5/2 求 Ii m+ y2 + z 2)dxdydz f_t f(x 2)dx变式2计算#/2ds ,其中厶为球面兀2 +歹2 + z2 =以与平面兀+ + z = 0的交线例2 计算(x2 + y)dS 9其中S: x2 + y2=a^fi<z< h.a > 0解一：投影法解二：利用曲面积分的对称性例3 (87103)计算(2xy-2y)dx4-(x2 -4x)dy,其中L:x2 + y2 =9取正向(逆时针方向)解一：参数化法解二：格林公式例4 (03110)己知平面区域£)= {(x,y):0<x<^, 0<y<7r},厶为其正向边界，试证(1 )彳厶壮sin yjy _ y^-sin x(}x = #厶壮-sin y dy - ye s^n X dx , ( 2 ) #厶xe sin ydy - >^_sin X dx > 2兀2解一：参数化法解二：格林公式例5 (97105)计算(z - y)dx + (x - z)dy 4- (x - y)dz ,其中L x2 + y2 = 1与平面x-y + z = 2的交线，从Z轴正向往Z轴负向看厶的方向是顺时针正向解-：参数化法解二：斯托克斯公式例6 (00106)计算i r Xdy~ycb",其中厶是以点(1,0)为中心，半径为R(R > 1)的圆周，JL 4兀2 +y2取逆时针方向例7 (98106)确定常数使在右半平面x>0上的向量A(x,y) = 2xy(x4 + y2)a i -x2(x4 + y2)a j为某二元函数u(x9y)的梯度，并求u(x9y)解一：曲线积分法解二：不定积分法变式1(05112)设函数0(y)具有连续导数，在围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线厶上, 曲线积分£俠鑒身晋的值恒为同一常数。
自考高等数学(一)第六章 多元函数微积分
第六章多元函数微积分6.1 空间解析几何基础知识一、空间直角坐标系三个坐标轴的正方向符合右手系。
即以右手握住z轴，当右手的四个手指从正向x轴以角度转向正向y轴时，大拇指的指向就是z轴的正向。
空间直角坐标系共有八个卦限空间的点有序数组（x,y,z）特殊点的表示：坐标轴上的点P,Q,R；坐标面上的点A，B，C；0（0，0，0）空间两点间距离公式：特殊地：若两点分别为M（x,y,z），0（0，0，0）。
二、空间中常见图形的方程1、球面已知球心M0（x0,y0,z0），半径为R，则对于球面上任意点M（x，y，z），有，称为球面方程。
特别地，以原点为球心，半径为R的球面方程是。
2、平面到两点等距离的点的轨迹就是这两点组成线段的垂直平分面。
例1、已知A（1，2，3），B（2，-1，4），求线段AB的垂直平分面的方程。
【答疑编号11060101】解：设M（x,y,z）是所求平面上任一点，根据题意有|MA|=|MB|，化简得所求方程2x-6y+2z-7=0。
x，y，z的一次方程表示的图形是一个平面。
3、柱面定义平行于定直线并沿定曲线C移动的直线L所形成的曲面称为柱面。
这条定曲线C叫柱面的准线，动直线L叫柱面的母线。
柱面举例4、二次曲面三元二次方程所表示的曲面称之为二次曲面。
（1）椭球面椭球面与三个坐标面的交线：（2）x2+y2=2pz的图形是一个旋转抛物面。
6.2 多元函数的基本概念一、准备知识1、邻域设P0（x0,y0）是xoy平面上的一个点，δ是某一正数，与点P0（x0,y0）距离小于δ的点P（x,y）的全体，称为点p0的δ邻域，记为U（P0, δ）,。
2、区域平面上的点集称为开集，如果对任意一点，都有的一个邻域。
设D是开集。
如果对于D内任何两点，都可用折线连结起来且该折线上的点都属于D，则称开集D是连通的。
连通的开集称为区域或开区域。
开区域连同它的边界一起称为闭区域。
3、n维空间设n为取定的一个自然数，我们称n元数组的全体为n维空间，而每个n元数组称为n维空间中的一个点，数x i称为该点的第i个坐标说明：n维空间的记号为R n；n维空间中两点间距离公式：设两点为特殊地当n=1，2，3时，便为数轴、平面、空间两点间的距离。
用截面法计算三重积分例题
用截面法计算三重积分例题使用截面法计算三重积分可以在简化计算过程中起到积极的作用。
以下是一个简单的例子，使用截面法计算三重积分：假设要计算函数 f(x, y, z) = 2x + 3y + 4z 的立体区域 D 上的三重积分，其中 D 是由平面 x + y + z = 1、x = 0、y = 0 和 z = 0 所围成的空间。
我们可以使用截面法来计算三重积分：1.选择先对 z 进行积分的顺序。
2.固定z，将D 投影到xy 平面上，得到在xy 平面上的投影区域 R。
3.寻找表示 xy 平面上的投影区域 R 的边界曲线方程。
4.对每个固定 z 的截面区域 R，计算对应的积分。
5.将每个截面的积分结果相加，得到最终的三重积分结果。
在这个例子中，我们可以选择先对 z 进行积分，然后对 x 和 y 进行积分。
1.首先，固定 z，将 D 投影到 xy 平面上。
由平面 x + y + z = 1投影到 xy 平面上，可以得到一个等边三角形区域 R。
该等边三角形的边界曲线方程为 y = 1 - x。
2.对于每个固定的z，在区域R 上计算对应的积分。
积分表达式为∫∫(2x + 3y + 4z) dxd y。
3.根据等边三角形区域R 的范围，可以将积分区域变换为直角坐标系下的积分区域。
4.在区域R 上计算积分，并将每个截面的积分结果相加，得到最终的三重积分结果。
请注意，实际应用中，具体的计算过程可能更复杂，而且积分顺序和变换可能会根据具体问题而有所变化。
因此，在具体求解时，请根据问题的要求和条件来确定合适的积分顺序和方法。
三重积分例题分析
方程变为
4
;
球面方程变为r
=
a,
区域变为＊
{(r,, ) | 0 2 ,0 ,0 r a},
4
故
I (x2 y2 z2 )dxdydz
r2 r2 sindrdd
2
d
4 sind
a r 4dr
0
0
0
2 a5
4 sind
1 a5(2
2).
50
5
(该题也可选择柱面坐标计算，请读者自行完成.)
3x+2y =1Ω2 和 x+y+z z = 6所围成的区域
6
x+y+z=6
y=0 0
.
2 z=0
4
x
6
6
y
计算 I f (x, y,z)dxdydz ：平面y=0 , z=0，3x+y =6,
3x+2y =1Ω2 和 x+y+z z = 6所围成的区域
y
6
6 x y
6
I dxdy0 f ( x, y,z)dz
0
x
zdxdydz zrdrddz
y
*
1
1r 2
rdrd 0 zdz
D
2
1
1r 2
0 d 0 rdr0 zdz
2 1 r (1 r 2 )dr
0
2
4
例例 83. 计算三重积分 z dxdydz。
其中 ：平面 x 1, x 2, y x, z 0,及
2z y 所围成的闭区域.
例1. 计算 xdxdydz, 其中是由平面x+y+z=1
与三个坐标面所围闭区域.
三重积分先一后二例题
三重积分先一后二例题
摘要：
1.三重积分的概念
2.三重积分的一般步骤
3."先一后二"的例题演示
4.总结
正文：
一、三重积分的概念
三重积分是多元函数积分的一种，它是对一个三维空间中的函数值进行积分。
在实际问题中，常常需要对三维空间中的物理量进行积分计算，例如质点在空间中的位移、速度等。
三重积分就是解决这类问题的有力工具。
二、三重积分的一般步骤
1.确定被积函数：首先，要确定需要积分的函数。
2.确定积分区间：然后，要确定积分的区间，也就是x、y、z 的取值范围。
3.确定积分顺序：接下来，要确定积分的顺序，常见的顺序有"先一后二"、"先二后一"、"先三后二"等。
4.进行积分运算：最后，按照确定的积分顺序，逐步进行积分运算。
三、"先一后二"的例题演示
假设有一个被积函数f(x,y,z)，我们需要对它在区间[0,1]×[0,1]×[0,1] 上进行三重积分。
按照"先一后二"的顺序，我们首先对x 进行积分，然后在结果上对y 进行积分，最后在结果上对z 进行积分。
具体的积分过程如下：
1.对x 进行积分，得到一个关于y 和z 的函数F(y,z)。
2.对F(y,z) 关于y 进行积分，得到一个关于z 的函数G(z)。
3.对G(z) 关于z 进行积分，得到最终的结果。
四、总结
三重积分是解决三维空间问题的重要工具，其中"先一后二"是常见的积分顺序。
第三章多元微积分实验修改后
D的边界曲线为：In[7]： =ParametricPlot[{1+Cos[s],Sin[s]},{s,0,2Pi},As pectRatioAutomatic,TextStyle {FontSize12},AxesLabel{“x”,“y”}]
y 1
0.5
0.5
1
1.5
2
x
0.5
1
2、多元函数的无条件极值与条件极值
方法一：先找出所有可疑极值点，再对每
个可疑点进行甄别，保证所有极值点都找到 。
方法二：先作图观察极值点的大致位置，
再调用求极小值命令FindMinimum求出极小 值点和极小值，如要求极大值点和极大值， 可将函数乘以-1，再对新的函数调用 FindMinimum求出极小值点和极小值，则这 个极小值点就是原来函数的极大值点，该极 小值的相反数就是原来函数的极大值.
下面计算每个可能极值点处的函数值，进行 比较，从而得出最大值和最小值 In[12]：=f[x,y]/· sol Out[12]={ 1 , 1 , e , e }
1/ 4 1/ 4
e1 / 4 e1 / 4
故最大值
最小值
f (
1
2 2 2
,
1
) f{
1 2
,
1 2 2
} e
1 4
1 4
216 Out [3] 35
即得所求的积分值为216/35
例2 求在抛物面 z x y下方，xOy平面上 方，圆柱面 x 2 y 2 内部的立体体积。 2x 解 (1)绘图
2 2
In[4]:=P=ParametricPlot3D[{r*Cos[t],r*Sin[t], r^2},{r,0,2},{t,0,2Pi}, TextStyle{FontSize12}]
重积分知识点总结例题
重积分知识点总结例题1. 重积分的定义在介绍重积分的定义之前，首先需要了解多元函数的概念。
多元函数是指自变量有多个的函数，通常表示为$f(x_1, x_2, ..., x_n)$。
在平面上，一元函数是自变量只有一个的函数，并且可以表示为$y = f(x)$。
而在空间中，两元函数是自变量有两个的函数，并且可以表示为$z = f(x, y)$，三元函数是自变量有三个的函数，并且可以表示为$w = f(x, y, z)$。
在多元函数的情况下，我们需要对其在一个区域上进行积分。
这就引出了重积分的概念。
重积分可以看作是对一个区域上的函数值在该区域上的加权平均。
重积分的定义如下：设$f(x, y)$是定义在闭区域$D$上的有界函数，$D$的面积记为$A(D)$，取$D$上的任意一组分割$P = \{R_i\}$和抽样点$Q = \{(\xi_i, \eta_i)\}$，$M_{ij}$是$f(x, y)$在$R_{ij}$上任意一点的函数值。
作Riemann和$$S(P, Q, f) = \sum_{i=1}^{m} \sum_{j=1}^{n} M_{ij} \Delta \sigma_{ij}$$如果极限$L$存在，不依赖于分割$P$和点$Q$的取法，即$L = \lim_{\lambda(P) \to0,\delta(Q) \to 0} S(P, Q, f)$存在，则称$f(x, y)$在闭区域$D$上可积，这个极限$L$称为$f(x, y)$在$D$上的重积分，记作$$\iint_D f(x, y) d\sigma = L$$其中，$d\sigma$表示对$D$内的面积元素进行积分。
如果$f(x, y)$在$D$上可积，则称$f(x, y)$在$D$上可积，否则称为不可积。
2. 重积分的性质重积分具有一些重要的性质，这些性质有助于我们进行重积分的计算和应用。
下面我们将介绍一些重要的性质。
（1）可加性设$f(x, y)$在闭区域$D$上可积，$D_1$和$D_2$是$D$的两个互不相交的子区域，其并集为$D = D_1 \cup D_2$，则有$$\iint_D f(x, y) d\sigma = \iint_{D_1} f(x, y) d\sigma + \iint_{D_2} f(x, y) d\sigma$$这就是重积分的可加性。
多元函数微分学例题
(i) 当A = −2a > 0, 即 a < 0时, f (x, y)有极小值;
(ii) 当 a > 0时, f (x, y)有极大值.
例9. 设 f ( x, y) = 3 x + 4 y − ax2 − 2ay2 − 2bxy, 试问参数 a, b满足什么条件时, f (x, y)有唯一极大值? f (x, y)有唯
m
xi
i =1
⎞⎟⎠dx = −
0 −1
⎛⎜⎝
1− xn 1− x
⋅
x(1 − 1−
xm x
) ⎞⎟⎠ dx
∫0
=− −1
x(1
− xn )(1 − (1 − x)2
xm
)
dx
∑∑ 例1. 求lim m→+∞ n→+∞
m i =1
n j =1
(−1)i+ i+ j
Байду номын сангаас
j
.
∑∑ ∫ Sm,n
=
m i =1
n (−1)i+ j j=1 i + j
=−
0 −1
x(1
− xn )(1 − (1 − x)2
xm
)
dx
∫ ∫ ∫ 0
=− −1
x (1 − x)2
dx
+
0 −1
x m+1 (1 − x)2
dx
+
0 −1
x
n+1 − (1 −
x n+m+1 x)2
dx
∫ 对于 lim l →+∞
0 −1
(1
x −
y x
高等数学2知识点总结和例题
高等数学2知识点总结和例题高等数学2课程主要包含了微积分的高级内容，如多元函数微积分、向量场、曲线积分、面积积分、常微分方程等。
本文将对这些知识点进行总结，并提供一些例题和解答，以供大家参考。
1. 多元函数微积分1.1 偏导数多元函数的偏导数定义：设函数z=f(x,y)，在点(x0,y0)的邻域内，当y=y0时，f(x,y)关于x的导数存在，则称该导数为函数f(x,y)在点(x0,y0)处的偏导数，记为fx(x0,y0)。
偏导数的计算方法：对于多元函数z=f(x,y)，求其在点(x0,y0)处的偏导数fx(x0,y0)时，将y视为常数，对x求一阶导数即可。
1.2 全微分全微分的定义：设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)连续且存在偏导数，则称与∆z=f(x,y)-f(x0,y0)满足的关系式∆z=A∆x+B∆y+o(∆r)，其中A=fx(x0,y0)，B=fy(x0,y0)，∆r=√[(∆x)^2+(∆y)^2]称作函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处的全微分。
全微分的计算方法：计算函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处的全微分时，首先求出其偏导数，然后用偏导数构造微分式，即dz=fx(x0,y0)dx+fy(x0,y0)dy。
1.3 链式法则链式法则的定义：设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)有连续的偏导数，并且u=g(x,y)在点(u0,v0)有连续的偏导数，则复合函数z=f[g(x,y)]在点(x0,y0)具有偏导数，且有：∂z/∂x = (∂z/∂u)·(∂u/∂x) + (∂z/∂v)·(∂v/∂x)∂z/∂y = (∂z/∂u)·(∂u/∂y) + (∂z/∂v)·(∂v/∂y)其中(∂u/∂x)、(∂u/∂y)、(∂v/∂x)、(∂v/∂y)可以由u=g(x,y)的偏导数求得，而(∂z/∂u)、(∂z/∂v)可以由z=f(u,v)的偏导数求得。
多重积分例题
1. 计算二重积分∫∫Dxy，其中D是由x^2+y^2≤1和x+y≥0所围成的闭区域。
解：首先作出不等式组对应的平面区域，然后利用极坐标变换进行求解。
将x²+y²=1代入x+y=0得，x=±√3/2，y=±1/2。
因此，D由圆心在原点，半径为1的上半圆和直线x=-√3/2，y=1/2以及直线x=√3/2，y=-1/2所围成。
将(x,y)代入极坐标系中，得到D的极坐标方程为：θ∈[0,π/4]∪[π/2,π]，r²=1-sin²θ。
因此，二重积分的计算结果为：∫∫Dxy = ∫[0,π/4]dθ∫[0,1-sin²θ]r²dr + ∫[π/4,π/2]dθ∫[0,1-sin²θ]r²dr + ∫[π/2,π]dθ∫[0,1-sin²θ]r²dr= (1/2)(1-cos²θ)|_0^{π/4} + (1/2)(1-cos²θ)|_{\pi/4}^{\pi/2} + (1/2)(1-cos²θ)|_{\pi/2}^{\pi}= π/8 - 3/4。
2. 计算三重积分∫∫∫Ωzdxdydz，其中Ω是由x²+y²+z²≤1和x+y+z≥0所围成的闭区域。
解：首先作出不等式组对应的空间区域，然后利用柱面坐标变换进行求解。
将x²+y²+z²=1代入x+y+z=0得，x=y=z=-\dfrac{\sqrt{3}}{3}$。
因此，Ω由球心在原点，半径为1的球体和点(-dfrac{\sqrt{3}}{3},-\dfrac{\sqrt{3}}{3},-\dfrac{\sqrt{3}}{3})所围成。
将(x,y,z)代入柱面坐标系中，得到Ω的柱面坐标方程为：r=1，θ∈[0,2π]，φ∈[0,π]。
因此，三重积分的计算结果为：∫∫∫Ωzdxdydz = ∫[0,2π]dφ∫[0,π]rdθ∫[0,1]r²sinφdz= (1/2)(r³sinφ)|_0^{π} |_0^{π} |_0^{1}= π/6。
多元函数微分学(1)
微积分Ⅰ 微积分Ⅰ
第八章
多元函数微分学
9
二、典型例题分析
微积分Ⅰ 微积分Ⅰ
第八章
多元函数微分学
10
题型 1 求二元函数的极限
解题思路 (1) 利用多元初等函数的连续性求二元
函数的极限 (如例 1); 如例 (2) 利用变量替换将求二元函数极限的问题转化为 求一元函数极限的问题 (如例 2); 如例 (3) 利用夹逼定理求二元函数的极限 (如例 3); 如例 (4) 判定二元函数的极限不存在 (如例 4). 如例
多元函数微分学
21
例 5 设 z = z(x, y) 是由方程 x2 + y2 − z = ϕ( x + y + z) 所确定的函数, 所确定的函数 其中 ϕ 具有二阶导数且 ϕ′ ≠ −1 , (1) 求 dz ;
∂u 1 ∂z ∂z ( − ), 求 (2) 记 u( x, y) = . ∂x x − y ∂x ∂y
第八章
多元函数微分学
1
多元函数微分学】 【多元函数微分学】习题课 一、主要内容 二、典型例题分析
微积分Ⅰ 微积分Ⅰ
第八章
多元函数微分学
2
一、主要内容
微积分Ⅰ 微积分Ⅰ
第八章
多元函数微分学
3
1、区域 、 (1) 邻域
U ( P0 , δ ) = { P | PP0 | < δ }
= {( x , y ) | ( x − x0 ) 2 + ( y − y0 ) 2 < δ }.
F ( x , y , u, v ) = 0 (1)F ( x , y ) = 0; (2)F ( x , y , z ) = 0; (3) . G ( x , y , u, v ) = 0
多元函数求积分
多元函数求积分积分是微积分的重要概念之一，用于求解函数的面积、体积、质量、重心等许多物理和几何问题。
在计算积分时，我们常常会遇到多元函数的积分问题，即在多维空间中对多个变量的函数进行积分。
本文将从基本概念、计算方法和相关参考内容三个方面介绍多元函数的积分。
一、基本概念多元函数的积分是在多维空间中对函数的求和过程，可以用于计算函数在某个区域内的总量。
对于二元函数而言，积分可以表示为∮f(x,y)dA，其中∮表示积分，f(x,y)为要积分的函数，dA表示面积元素。
对于三元函数而言，积分可以表示为∭f(x,y,z)dV，其中∭表示积分，f(x,y,z)为要积分的函数，dV表示体积元素。
多元函数的积分可以从二维空间扩展到任意多维空间。
二、计算方法1.直接计算对于简单的多元函数，可以直接计算积分。
首先需要确定积分的边界，即确定积分的区域。
然后按照积分的定义进行计算，将积分区域划分为许多小的面积元素或体积元素，并对每个元素进行积分。
最后将所有小元素的积分结果相加，即得到整个区域内函数的积分结果。
2.变量替换对于复杂的多元函数，可以通过变量替换的方法简化积分计算。
通过合适的变量替换可以将原函数化简为更简单的形式，从而方便求解积分。
通过变量替换，可以将积分区域变换到更加简单的坐标系中，使得计算变得更加容易。
3.极坐标、球坐标、柱坐标等对于涉及到圆、球、柱等几何形状的函数，可以使用极坐标、球坐标、柱坐标等坐标系进行积分计算。
这些坐标系有助于简化函数表达式和积分区域，从而提高计算效率。
三、相关参考内容1.《高等数学》（同济大学数学系编著）：该教材是国内高等院校普遍采用的教材，对多元函数的积分有详细的介绍，并提供了许多例题和习题供读者练习。
2.《数学分析教程》（李修文编著）：该教材对多元函数的积分理论和计算方法进行了深入的讲解，包括直接计算、变量替换和不同坐标系下的积分计算方法。
3.《多元函数积分学》（孔祥兴编著）：该教材从多元函数积分的基本概念入手，详细介绍了多元函数的积分理论和计算方法，并提供了大量例题和习题供读者练习。
高数 三重积分 知识点与例题精讲(二)
一、利用柱面坐标计算三重积分 二、利用球面坐标计算三重积分 三、小结 思考题
机动 目录 上页 下页 返回 结束
二、利用柱面坐标计算三重积分
设 M ( x, y, z) 为空间内一点，并设点M 在
xoy 面上的投影 P 的极坐标为r,，则这样的三 个数 r, , z 就叫点 M 的柱面坐标．
z
规定： 0 r ,
0 2,
z .
M(x, y,z)
o
x
r
y
P(r,)
如图，三坐标面分别为
r 为常数 圆柱面；
z
为常数
z 为常数
半平面； 平 面．
M (x, y, z)
z
柱面坐标与直角坐 标的关系为
o
r P(r, )
y
x r cos ,
r2 3z
z 1, r 3,
把闭区域 投影到 xoy 面上，如图，
: r2 z 4 r2， 3 0 r 3, 0 2.
I
2
3
4r2
0
d 0
dr r2
3
r zdz
13 . 4
练习题: 计算三重积分
其中为由 柱面 x2 y2 2x 及平面
o
y
d
x
f (r sin cos ,r sin sin ,r cos )r2 sindrdd .
例 3 计算 I ( x2 y2 )dxdydz，其中 是锥面
x2 y2 z2， 与平面z a (a 0) 所围的立体.
解 1 采用球面坐标
(整理)多元函数微分
第八章多元函数的微积分学上册研究了一元函数微积分学，利用这些知识，我们可以求直线上质点运动的速度和加速度，也可以求曲线的切线的斜率，可以判断函数的单调性和极值、最值等，但这远远不够，因为一元函数只是研究了由一个因素确定的事物。
一般地说，研究自然现象总离不开时间和空间，确定空间的点需要三个坐标，所以一般的物理量常常依赖于四个变量，在有些问题中还需要考虑更多的变量，这样就有必要研究多元函数的微分学。
多元函数微分学是一元函数的微分学的推广，所以多元函数微分学与一元函数微分学有许多相似的地方，但也有许多不同的地方，学生在学习这部分内容时，应特别注意它们的不同之处。
一、教学目标与基本要求(1)理解多元函数的概念。
(2)了解二元函数的极限与连续性的概念，以及有界闭区域上连续函数的性质。
(3)理解偏导数和全微分的概念，了解全微分存在的必要条件和充分条件，以及全微分在近似计算中的应用。
(4)掌握复合函数一阶、二阶偏导数的求法。
(5)会求隐函数（包括由方程组确定的隐函数）的偏导数。
(6)了解曲线的切线与法平面及曲面的切平面与法线，并掌握它们的方程的求法。
(7)理解多元函数极值的概念，会求函数的极值。
了解条件极值的概念，会用拉格朗日乘数法求条件极值，会求解一些较简单的最大值和最小值的应用问题。
(8)理解二重积分积分的概念，了解并会应用重积分的性质。
(9)熟练掌握利用直角坐标和极坐标计算二重积分的方法。
二、教学内容的重点及难点：重点：1．多元函数的极限与连续；2．偏导数的定义；全微分的定义3．多元复合函数的求导法则；隐函数的求导法则4．多元函数的极值与最值的求法5．二重积分概念，二重积分的计算。
难点：1．多元函数微分学的几个概念，即多元函数极限的存在性、多元函数的连续性、偏导数的存在性、全微分的存在性、偏导数的连续性之间的关系；2．多元复合函数的求导法则中，抽象函数的高阶导数；3．由方程组确定的隐函数的求导法则；4．条件极值的求法5．对二重积分概念的理解，将重积分化为累次积分时的定限及更换积分次序三、教学内容的深化和拓宽：1．多元函数微分学的几个概念的深刻背景；2．多元复合函数的求导法则的应用；3．由一个方程确定的隐函数，推广到由方程组确定的隐函数4．利用多元函数微分学的知识研究空间曲线和曲面的性质；5．将偏导数的概念推广到方向导数，并由此得到梯地的概念6．利用多元函数微分学的知识研究无条件极值与条件极值。
多元函数微积分的一题多解策略
多元函数微积分的一题多解策略刘元姝【摘要】研究多元函数微积分的解题技巧,旨在培养学生探究问题的"数学精神",以提高其实践应用能力.结合简单多元函数微积分的解题教学,通过实例说明微积分法则的运用技巧,从而拓展学生的解题思路,培养学生多向的问题解决与探寻的数学思维.实践表明,这对职业教育专业合格人才的培养十分有益.【期刊名称】《辽宁师专学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(019)001【总页数】3页(P17-18,23)【关键词】多元函数徼积分;解题思路;法则【作者】刘元姝【作者单位】营口职业技术学院,辽宁营口115000【正文语种】中文【中图分类】O172.2多元函数积分学是高等数学一门比较基础的课程，在整个高数课程体系中比较重要．在课程教学中，一般要求学生掌握相关的基本概念、理论，并且能够熟练掌握多种运算方法与技巧，以此来计算各种类型的函数微分和积分[1]．多元函数微积分解题方法与解题技巧的研究是教学的基本保障，在此结合教学实际，探讨多种方法解答问题的思路与技巧．多元函数微积分题目有多种类型，比如三重积分、计算曲线积分等，它们都有相对最合理的解题策略[2]．在这里简单介绍多元复合函数的微分法则、多元函数全微分的四则运算法则及重积分的算法．首先是多元函数的微分法则，在这里从一阶全微分形式的不变性出发，其中已经较为明确地给出了关于多元复合函数的微分法则，均有相应的公式来套用．例如，假设函数 Z=f(x,y)可微分，X =φ(s,t)和Y =Ψ(s,t)均可微分，那么可得出复合函数 Z =f((s,t)，(s,t))可微分．其次是多元函数全微分的四则运算．在解题中可通过一阶全微分形式的不变性来推算，即可得出多元函数全微分的四则运算法则．第一，d(x±y)=dx±dy ；第二，d(xy) =ydx + xdy ，也可以表示为d(cy) = cdy ；第三，在函数中，当y≠0，可为d()= ，也可以表示为d()= - ．其中，x和y是作为自变量存在的，尤其是第三条，可直接进行验证，例如，d() = dx - dy =．多元函数微积分例题：设u = f(x,y,t) ，x =φ(s,t)，y =Ψ(s,t),求和(以“2”中提到的两种运算法则来求解)．解法一：明确解题思路，通过图形将该函数的关系链图表示出来[3]，如图1所示．根据复合函数求导法则可以推算得出(2)式中，前后两个表达的并不是同一个意思，它们主要取决于中间变量，即x、y、t,以及自变量 s、t ．其中，t 是它们之间的一个共同变量．简单一点来理解，左端(前面)的是多元复合函数对该自变量t 的一个偏导数，右端(后面)的则属于外函数，正如图1函数关系链t的位置一样，外函数u = f(x,y,t)，来对中间变量t偏导．最终可得出=++．解法二：根据四则运算法则，可以推算出du．表示为du=dx+dy+dt=(ds+dt)+(ds+∂t)+dt=(+)ds+(++)dt．根据获取到的已知条件，知道了s、t这两个自变量，根据相对应的值，继而求出和．=+,=++．除了上述介绍的两种解题思路，通过对称性的方法也可以比较直观地将问题解答出来，这也是在教学中最常使用的方法之一[4]．在计算重积分、曲线积分和曲面积分，特别是对于一些相对复杂类型的积分，根据运算法则和现有的条件、应用性质，将问题一一分解、化繁为简，可以极大地缩短学生解题与计算的时间．三重积分例题：计算曲面积分的值，其中I为球面(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2=1．解法一：设t=x+y+z+,(x,y,z)是球面(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2=1的点，球面(x-1)2+(y-1)2+(z-1)2=1与平面x+y+z+-t=0相切或相交．由于球心到平面的距离不大于球的半径，即≤1.3≤t≤3+2．当变量t变成t+dt，平面x+y+z+-t=0变成x+y+z+-t-dt=0，两个平面之间的距离dh=dt，两个平面所夹球带的面积dS=2πdh=dt，即为曲面面积变化的微元，则解法二：由轮换性考察变量x(0≤x≤2)，当x变成x+dx，于是曲面面积变化的微元dS=2πdx，容易求得所以解法三：采用球面坐标法求解．I的球面方程为x=1+sinφcosθ，y=1+sinφsinθ,z=1+cosθ(0≤φ≤π，0≤θ≤2π),dS=sinφdφdθ，于是此题还可通过I的上、下半球面在xOy面上投影及轮换性得到解答．数学素质是公民所具备的一种基本素质．在高职数学教学中，培养学生的数学素质是关键，包括数学理念和数学精神，让学生在数学思考、解题探讨的过程中，逐步养成探索真理的能力和信念．徐利治先生曾经说过，“知识 + 发散思维能力 = 创造力”．研究多元函数微积分的解题及其技巧，旨在培养学生的实践应用能力和探究问题的一种“数学精神”，这是职业教育专业人才培养最欠缺的．本文所述的多元复合函数的微分法则及运算技巧等，通过对知识理论的灵活运用，可培养学生的发散思维能力，帮助和引导学生在数学问题答案的探索过程中，带有一种创造力的数学理念．当然，最主要的一点还在于教学本身，一题多解可以促进知识迁移，激发学生的数学学习兴趣．总之，善于归纳与总结，逐步培养学生对法则、技巧的灵活运用，极大提高解题的效率，在面对一道题目时，学生可以有多种思路选择．从该课程的教学本质来看，能够熟练地进行微积分的基本运算，是新时期高等数学课程改革以来的教学目标之一，是高职学生需要具备的一种基本的数学素养．【相关文献】[1]杨元启. 多元函数积分学换元法的探究[J]. 科技、经济、市场, 2015，(12):220-221.[2]田记, 付乳燕. 高等数学课程中多元函数积分学的教学感想[J].学园:学者的精神家园,2015，(29):54-55.[3]张晓妮.多元复合函数的求导方法研究[J].经营管理者,2015，(23):68-69.[4]程涛.巧妙利用对称性计算多元函数积分[J].数学学习与研究,2014，(17):92-93.。
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1d
即 2I1
故
I1
I2
aI1 bI2 2
例7．(03，三) 计算二重积分
I e(x2y2 ) sin(x2 y2 )dxdy
其中积分区域 DD {(x, y) | x2 y2 }
【解答】作极坐标变换：x r cos y r sin
B. I1 I2 I3 D. I3 I1 I2
【解答】选 A，因为当 0 x2 y2 1 时
x2 y2 x2 y2 x2 y2 2
而余弦函数在0,1 上是单调减少的，故由二重积分
的比较性质，有 I3 I2 I1
例2. (03，三) 设a 0
有
I e
e(x2 y2 ) sin(x2 y2 )dxdy e
2
d
rer2 sin r 2dr
0
0
D
令 t r 2,则 I e et sin tdt 0
记 A et sin tdt 则 I e A 0
A
由此积分区域如图所示，
y
1
D : x2 y x,0 x 1
x
2
2
1 4
因此
0
1
x
2
1
y
1
1
1
x
4 dy
0
y
f (x, y)dx
2 1
dy
2 f (x, y)dx
y
2 dx
0
f (x, y)dy
x2
4
• 解决交换次序题型问题的关键是根据已给出的积
分次序，来画出积分区域示意图，然后确定新的
2
1 y2
D. 2 dy
f (x, y)dx.
0
0
例6 (05，二) 设区域 D {(x, y) | x2 y2 4, x 0, y 0}
f (x)为 D上的正值连续函数, a, b为常数,则
a
D
f (x) b f ( y)d
f (x) f (y)
等于
A. ab
f
(
x)
g(x)
a, 0,
若o x 1 其他，
而表示全平面，则 I f (x)g(y x)dxdy
D
【分析】本题积分区域为全平面，但只有当
0 x 1 0 y x 1
时，被积函数才不为0，因此实际上只需在满足此不 等式的区域内积分即可。
解因
a, 若0 y x 1
et
0
sin tdet
et
sin t |0
et
0
cos
tdt
cos tdet
0
et
cos t |0
et
0
sin
tdt
e
1
A
因此 A 1 1 e 2
故 I e 1 e 1 e
g( y x) 0,
其它
故 I f (x)g( y x)dxdy a2dxdy
D
0x1,0 yx1
a2
1
dx
0
x1
dy
a2
x
1 0
x
1
xdx
a2
【评注】对于分段函数的二重积分，要利用可加性 分块积分。
例3. (02，三)交换积分次序:
0 x t 1 y x
t
x
t
F (t) 0 dx1 f (x)dy 0 f (x)(x 1)dx
于是，F(t) f (t)(t 1)，所以，F(2) f (2)
例5. (04,) 设函数f (u) 连续,区域 D {(x, y) | x2 y2 2 y}
积分次序和积分限。
例4.
(04，一)
设f
(x)为连续函数, F(t)
t
1
t
dyy
f
(x)dx,
则F ' (2)等于
A. 2 f (2) B. f (2)
C. f (2)
D.0
【解答】选B。先交换积分次序，使被积函数中不
含有变量t
，由y型区域
Dy
：1y
y x
t t
得x型区域 Dx
dx 1
4 dy
y
f (x, y)dx
0
y
1
1
2 1
dy
2 y
f (x, y)
4
【分析】此类问题首先根据原累次积分确定积分域, 并画出积分域的草图，然后交换次序。 【解答】由原累次积分可知
1
Dy1 y x
y,0 y 4
11
1
Dy2 y x 2 , 4 y 2
• (06,一)设 f (x, y)为连续函数，则
等于
1
4 d f (r cos , r sin )rdr
0
0
2
1 x2
A.
2 0
dx x
f (x, y)dy.
2
1 y2
C. 2 dy
f (x, y)dx.
0
y
2
1 x2
B.
2 0
dx 0
f (x, y)dy.
B. ab
2
C. (a b) D. a b
2
【解答】选D。考虑积分
I1 D
f (x) d
f (x) f (y)
I2
D
f ( y) d
f (x) f (y)
因 D关于直线 y x对称,
故由二重积分的对称性：I1 I2
又 I1 I2
则 f (xy)dxdy 等于
D
1
1 x2
A. dx
f (xy)dy
1
1x2
2
2 yy2
B. 20 dy0 f (xy)dx
C.
d
0
2sin 0
f (r2 sin cos )dr
D. d 2sin f (r2 sin cos )rdr
多元积分例题
重积分
例1．(05，三) 设 I1 cos x2 y2 d
D
I2 cos(x2 y2 )d I3 cos(x2 y2)2 d
D
D
其中 D {(x, y) | x2 y2 1} ,则
A. I3 I2 I1 C. I2 I1 I3
0
0
【解答】选D。D为圆心在1,0 ，半径为1的圆域，
排除A,B.
D的边界 x2 y2 2 y 化为极坐标方程为 r 2sin
于是
0 D 0 r 2sin
原式 =
d
2sin f (r2 sin cos )rdr
0
0
C的面积元素缺少 r ，故选D。