三重积分的计算柱面球面.pptx
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- 关 键 词:
- 三重 积分 计算 柱面 球面
- 资源描述:
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1、College of mathematics27 November 20247.4.2 三重积分计算 II.利用柱面坐标和球面坐标计算三重积分Triple Integrals in Cylindrical and Spherical Coordinates第1页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页柱面坐标柱面坐标Cylindrical Coordinates(,)P x y z柱面坐标柱面坐标 极坐标极坐标 竖坐标竖坐标zr(,)P rzO柱面坐标柱面坐标(,)x ycosxrsinyrzz第2页College of mathemat
2、ics27 November 2024上一页|首页|下一页0r 02z 要求:要求:(,)P x y zzr(,)P rzO第3页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页(,)P x y zzr(,)P rzOcosxrsinyrzz222xyr22rxyarctanyxzz:T1:T第4页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页柱面坐标三组坐标面柱面坐标三组坐标面r 常数常数圆柱面:圆柱面:22xy常数常数rR柱面坐标所以得名柱面坐标所以得名第5页College of mathem
3、atics27 November 2024上一页|首页|下一页常数常数半平面半平面第6页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页z 常数常数平面平面zhhwith(plots):x_axis:=plot3d(u,0,0,u=0.2,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=0.2,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=0.11,v=0.0.01,thickness=2):for i from 1 to 40 dopingmiani:=plo
4、t3d(t,s,i/4,t=0.2,s=0.2,color=blue,style=patchnogrid):od:pingmian:=display(seq(pingmiani,i=1.40),insequence=true):display(pingmian,x_axis,y_axis,z_axis,orientation=24,67);第7页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页柱面坐标坐标面柱面坐标坐标面zhrR第8页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页柱面坐标坐标面动画
5、柱面坐标坐标面动画run in Maplewith(plots):x_axis:=plot3d(u,0,0,u=0.2,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=0.2,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=0.2.3,v=0.0.01,thickness=2):for i from 1 to 40 dozhumiani:=plot3d(2*i/40,theta,z,theta=0.2*Pi,z=0.2,color=green,style=patch,coords=cylindrical):pi
6、ngmiani:=plot3d(x,y,2*i/40,x=-2.2,y=-2.2,color=blue,style=patchnogrid):banpingmiani:=plot3d(r,2*Pi*i/40,z,r=0.3,z=0.2,color=brown,style=patchnogrid,coords=cylindrical):od:banpingmian:=display(seq(banpingmiani,i=1.40),insequence=true):pingmian:=display(seq(pingmiani,i=1.40),insequence=true):zhumian:=
7、display(seq(zhumiani,i=1.40),insequence=true):display(pingmian,banpingmian,zhumian,x_axis,y_axis,z_axis,orientation=24,67);第9页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页用以上三组坐标面划分区域用以上三组坐标面划分区域 drxyzodzdr rdddVdVzd dzrdrd d两张两张相邻水平面相邻水平面两个相邻圆柱面两个相邻圆柱面两张相邻半平面两张相邻半平面第10页College of mathematics27 N
8、ovember 2024上一页|首页|下一页with(plots):x_axis:=plot3d(u,0,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=0.3.3,v=0.0.01,thickness=2):banpingmian1:=plot3d(r,Pi/6,z,r=0.3,z=0.2,coords=cylindrical,style=patch,color=green):banpingmian2:=plot3d(r,Pi/3,z,r
9、=0.3,z=0.2,coords=cylindrical,style=patch,color=green):zhumian1:=plot3d(1,theta,z,theta=0.2*Pi,z=0.2,coords=cylindrical,style=patch,color=red):zhumian2:=plot3d(2,theta,z,theta=0.2*Pi,z=0.2,coords=cylindrical,style=patch,color=red):pingmian1:=plot3d(r,theta,1,r=0.3,theta=0.2*Pi,coords=cylindrical,sty
10、le=patch,color=blue):pingmian2:=plot3d(r,theta,1.5,r=0.3,theta=0.2*Pi,coords=cylindrical,style=patch,color=grey):display(pingmian1,pingmian2,banpingmian1,banpingmian2,zhumian1,zhumian2,x_axis,y_axis,z_axis,orientation=5,60);第11页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页with(plots):x_axis:=plot
11、3d(u,0,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=0.3.3,v=0.0.01,thickness=2):banpingmian1:=plot3d(r,Pi/6,z,r=1.2,z=1.1.5,coords=cylindrical,style=patchnogrid,color=green):banpingmian2:=plot3d(r,Pi/3,z,r=1.2,z=1.1.5,coords=cylindrical,style=
12、patchnogrid,color=green):zhumian1:=plot3d(1,theta,z,theta=Pi/6.Pi/3,z=1.1.5,coords=cylindrical,style=patchnogrid,color=red):zhumian2:=plot3d(2,theta,z,theta=Pi/6.Pi/3,z=1.1.5,coords=cylindrical,style=patchnogrid,color=red):pingmian1:=plot3d(r,theta,1,r=1.2,theta=Pi/6.Pi/3,coords=cylindrical,style=pa
13、tchnogrid,color=blue):pingmian2:=plot3d(r,theta,1.5,r=1.2,theta=Pi/6.Pi/3,coords=cylindrical,style=patchnogrid,color=blue):display(banpingmian1,banpingmian2,zhumian1,zhumian2,pingmian1,pingmian2,x_axis,y_axis,z_axis,orientation=10,70);第12页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页rdrdVzd drddx
14、drydzzd d(,)f x y z dxdydz(cos,sin,)f rrzddzr rd drxyzodzdr rdd第13页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页常见曲面柱面坐标方程常见曲面柱面坐标方程直角坐标方程直角坐标方程柱面坐标方程柱面坐标方程半球面半球面222zaxy22zar22zara第14页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页直角坐标方程直角坐标方程柱面坐标方程柱面坐标方程圆锥面圆锥面22zxyzr旋转抛物面旋转抛物面22zxy2zrzr2zr第15页C
15、ollege of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页直角坐标方程直角坐标方程柱面坐标方程柱面坐标方程圆柱面圆柱面222xyara圆柱面圆柱面222xyax2 cosraraa2a2 cosra第16页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页常见曲面柱面坐标方程常见曲面柱面坐标方程直角坐标方程直角坐标方程柱面坐标方程柱面坐标方程半球面半球面222zaxy22zar圆锥面圆锥面22zxyzr旋转抛物面旋转抛物面22zxy2zr圆柱面圆柱面222xyara圆柱面圆柱面222xyax2 cosra第17页
16、College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页例例 螺旋面螺旋面 zarctanyzx柱面坐标方程柱面坐标方程直角坐标方程直角坐标方程第18页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页参数方程:参数方程:cossinxstystzvtarctanvyvzx第19页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页当当 在在 xOy 面上投影区域面上投影区域 D 是圆域时,用是圆域时,用柱面坐标计算三重积分比较方便柱面坐标计算三重积分比较方便在在“
17、先一后二先一后二”二重积分中需要用极坐标积二重积分中需要用极坐标积分时,我们实际上就在使用柱面坐标计算三分时,我们实际上就在使用柱面坐标计算三重积分重积分第20页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页例例4.422()xydV22:2xyz是一个圆锥体是一个圆锥体它投影区域是一个圆域它投影区域是一个圆域宜用柱面坐标计算宜用柱面坐标计算2z 222zxyz22:4D xyD22zxy第21页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页2z 2zr22zxyzr22()xydV22rrrd
18、z20dr20d2rdz230r dr2230(2)rr dr245 20112 25rr165第22页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页例例4.52222zxyzxy221xy交线投影柱面交线投影柱面投影区域:投影区域:22:1D xy第23页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页 with(plots):zuimian:=implicitplot3d(z=sqrt(x2+y2),x=-2.2,y=-2.2,z=0.1.6,color=black,grid=20,20,20
19、):paowumian:=implicitplot3d(z=x2+y2,x=-2.2,y=-2.2,z=0.1.8,color=red,grid=20,20,20):x_axis:=plot3d(u,0,0,u=-1.2.1.2,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=-1.2.1.2,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=-0.2.2,v=0.0.01,thickness=2):display(zuimian,paowumian,x_axis,y_axis,z_axis,orientatio
20、n=23,66,scaling=constrained);22zxy22zxy22:1D xy第24页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页例4.522zxy22zxy7.4 三重积分(柱、球)第25页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页11作作 剖面图:剖面图:上上边界曲面:边界曲面:22zxyr下边界曲面:下边界曲面:22zxy2rVdV2rrrdz10dr20d2120()r rrdr6zr2zr第26页College of mathematics27 November
21、2024上一页|首页|下一页题题1(3)2222242008 xyxxyzddydxz:02,x204,yx22228xyzxy在在 xOy 面上投影区域:面上投影区域:22:4,0,0D xyxy:0,022rD20第27页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页下边界曲面:下边界曲面:22zxyr上边界曲面:上边界曲面:22288zxyr锥面锥面球面球面22222220408 xxyxyzyddxdz220082rrdrzrdzd28rzr第28页College of mathematics27 November 2024上一页|首页
22、|下一页22222242008 xyxxyzddydxz220082rrdrzrdzd28220122rrrzdr2220(8)4rrrdr220第29页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页球面坐标球面坐标Spherical coordinates(,)P x y zzr(,)P r O球面坐标球面坐标(,)x y0r 020第30页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页cosxOQcosinsrsinyOQsisinnrcoszr(,)P x y zzr(,)P r OQxy
23、ysincosxrsinsinyrcoszr2222xyzr第31页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页球面坐标三组坐标面球面坐标三组坐标面r 常数常数球面:球面:222xyz常数常数rR球面坐标所以得名球面坐标所以得名rR第32页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页常数常数半平面半平面第33页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页常数常数锥面:锥面:22cotzxy第34页College of mathematics
24、27 November 2024上一页|首页|下一页rR球面坐标坐标面球面坐标坐标面第35页College of mathematics27 November 2024上一页|首页|下一页球面坐标坐标面动画球面坐标坐标面动画run in Maplewith(plots):x_axis:=plot3d(u,0,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):y_axis:=plot3d(0,u,0,u=0.3,v=0.0.01,thickness=2):z_axis:=plot3d(0,0,u,u=0.3.3,v=0.0.01,thickness=2):for i from 0 to
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