• ベストアンサー

2重積分の定義について

分からなくって困っています。 分かる方がいらっしゃいましたら、是非お願いいたします☆ 1.長方形D:=[a,b]×[c,d]で有界な関数f(x,y)が与えら れている時、fがDで「2重積分可能である」ことの定義 をあたえよ。また、Dが滑らかな曲線で囲まれた図形の場 合の定義も与えよ。   …この問いで滑らかな曲線の場合の定義が分かりませ   ん(^^; 2.長方形D:=[a,b]×[c,d]で連続な関数f(x,y)は2重積 分可能であることを証明せよ よろしくお願いいたします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • yaksa
  • ベストアンサー率42% (84/197)
回答No.1

1. 定義のしかたはたくさんあるんだと思いますが。 長方形上での積分が定義できてるなら、 滑らかな曲線で囲まれた図形Dを、内部に含む長方形Sを考えて、 Sで定義域とする関数g(x,y)を、 g(x,y) = f(x,y)   (x,y)∈D の場合 g(x,y) = 0     (x,y)∈S-D の場合 と定義する。これを使って 「f(x,y)がDで積分可能」⇔「g(x,y)がSで積分可能」 て定義するのが一番自然かな。 ただ、滑らかな曲線でなくても定義できてしまうんで、もしかしたら問題の意図する定義とは違うかも。教科書を見てください。 2. まず、閉集合(コンパクト)な長方形上で、連続なんで有界が言えますね。 それから、1での定義にしたがって計算すればOK。 多分、下から抑えたものの上限と、上から押さえたものの下限が等しい場合積分可能、って定義したのでしょうか。 連続の場合は、微小面積要素の直径が0になる極限で、こいつらが等しくなるってことを言えばOKです。Σ とlimitの入れ替えが必要ですね。

akko-tenu
質問者

お礼

ありがとうございます★ 分かりやすい解説で、よくわかりました。 ちなみに、「滑らかな曲線」とは面積確定集合と同一なのでしょうか。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 積分について

    A(有界集合)を含む長方形Rの取り方によらずに積分可能であることが決まり、また積分値も取り方によらずに一定である。 つまり、 R⊃Aでf(x,y)が積分可能とするとき、ほかの長方形R_1⊃Aをとるとき、R_1でのf(x,y)の積分可能性と∬_(R_1)f(x,y)dxdy=∬_(R)f(x,y)dxdy となることを示したいのですが、わかりません。 回答よろしくお願いします。

  • 平面スカラー場の線積分について

     x-y 平面上の領域 D で関数 f(x,y) が定義され、D 内にある平面曲線 C を   x = x(t), y = y(t) (a ≦ t ≦ b) ・・・・・・・ (#0) で表わすとき、この「曲線 C に沿った線積分」を線素   ds = √(dx^2 + dy^2) = √( (dx/dt)^2 + (dy/dt)^2 ) dt を使って   ∫_C f(x,y) ds   = ∫[a,b] f( x(t),y(t) ) √( (dx/dt)^2 + (dy/dt)^2 ) dt ・・・・・・・ (#1) と定義する。  (#1)が「曲線 C に沿ってできる」x-y 平面に垂直なカーテン状の曲面の面積を表すことはわかりやすいのですが、ちょっとわかりにくいのが「曲線 C に沿ってできる x に関する」線積分   ∫_C f(x,y) dx = ∫[a,b] f( x(t),y(t) ) dx/dt dt ・・・・・・・ (#2) の定義です。もし、(#0) の曲線 C の y と x が一対一に対応していたら、(#2) の線積分は (#1) の曲面を x-z 平面に投影した図形の面積を表すと解釈してよいのでしょうか。  ベクトル解析の参考書を2冊持っているのですが、そんな説明はどちらの参考書にもないので心配なのです(笑)。

  • 積分についてです

    1.曲線C:r=f(θ) α≦θ≦β に対して1/2∫[α→β]f(θ)^2dθ 2. 領域D上の関数z=f(x、y)に対して、∬D√{fx(x,y)^2+fy(x,y)^2+1}dxdy これらの積分はそれぞれどのような値をあたえるのか教えてください。

  • 2重積分

    2重積分の質問です。 2重積分の計算で D={(x,y)|a≦x≦b,ψ1(x)≦y≦ψ2(x)}のとき ∬f(x,y)dxdy=∫[a→b]{∫[ψ1(x)→ψ2(x)] f(x,y)dy}dxですが ∬f(x,y)dxdy=∫[ψ1(x)→ψ2(x)]{∫[a→b]f(x,y)dx}dyでも可能でしょうか?? よろしくお願いします。

  • 広義重積分の計算

    広義重積分の計算 領域D = {(x,y)|0≦x≦y≦1}における関数、f(x,y) = x / ((x^2 + y^2)^1/2) の広義の重積分Vを求めよ。 という問題です。 原点で不連続になることが分かります。 解答には、lim{c→+0} ∫{c→1} ∫{0→y} f(x,y) dx dy と載っていました。 自分は先にyで積分した方法で解こうとしたのですが、以下で正しいでしょうか? lim{x→+0} ∫{0→1} ∫{x→1} f(x,y) dy dx xとyの両方が0の時に不連続になるので、x方向とy方向の両方を0に近づけたlimitを取らなければならないのではないかという疑問もあります。 そこのところがよく分かりませんので、よろしくお願いします。

  • 2重積分の積分区間

    次の問題の積分区間の取り方がわかりません。 領域D={(x,y)|0≦x≦1,0≦y≦x}のとき、 f(x,y)=x+2yの重積分 ∬Df(x,y)dxdy を求めよ。 yで積分してからxで積分するやり方だと、 前者の積分区間が0→x 後者の積分区間が0→1 となり、これはまあなんとなくわかるのですが、 xで積分してからyで積分するやり方だと、 前者の積分区間がy→1 後者の積分区間が0→1 となるようなのですが、どうしてこうなるのでしょうか。 この積分区間の取り方がよくわからないゆえ、 他の問題も全然解けません。 どなたか解説をお願いします。

  • 重積分

    次の重積分について、問題を解いてください。 R>0として、領域D,D_+,D_- が D = {(x,y)|0≦x≦R,0≦y≦R} D_+ = {(x,y)|x^2+y^2≦2R^2,x≧0,y≧0} D_- = {(x,y)|x^2+y^2≦R^2,x≧0,y≧0} で 与えられるとき、以下の問いに答えよ。ただし、aは正の定数である。 (1) 2重積分∮∮D e^{-a(x^2+y^2)}dxdy,∮∮D_+ e^{-a(x^2+y^2)}dxdy,∮∮D_- e^{-a(x^2+y^2)}dxdyの大小関係を示しなさい。 (2) 2重積分 ,∮∮D_- e^{-a(x^2+y^2)}dxdyを計算しなさい。 (3) (2)の結果をR→∞としたときの極限値を求めよ。 (4) 定積分∮(0→∞) e^(-ax^2) dx = (1/2)√(π/a) を証明せよ。 途中式もお願いします。

  • 積分の定義

    独学で勉強しています。 微分が一通り終わって、積分に入ったところでつまづきました。 微分の場合は、導関数の定義  lim_{h→0}{f(x+h)-f(x)}/h を使って、log(x), sin(x), e^x などの導関数を求めることが出来ました。 積分に入ったところで、教科書では  lim_{Δx→0}Σf(x_k)Δx のような式が出ていて、x_k は a から b までを n 個に分割していました。 細い長方形に分割して面積を計算しているというイメージを 式にしたものだというのはなんとなくわかったのですが、 a とか b は定数になっていると思います。 微分のときとは違って積分で出てくるのは関数にはならないのでしょうか? そもそも私が定義だと思っている式が間違っていますか? 添付画像の計算は2週間悩んだ結果、よくわからないままにやってみた計算です。 a~b を n 個に分割しているので  x_k = a + (b-a)/n × k にしてみました。 あとは3行目から f(x)=x としてどんな結果が出るのか試しています。 何がわかっていないのかわからない状態なので、 うまく質問文がまとまらないですが、 よろしくお願いします。

  • 積分可能の証明

    [問]f(x)は[a,b]で定義された有界な関数とする  f(x)が[a,b]の1点cだけで不連続であるならば、f(x)は[a,b]で積分可能であることを証明せよ。  また、f(x)が[a,b]の有限個の点だけで不連続であるならば、f(x)は[a,b]で積分可能であることを証明せよ。 ________________________________ (proof) a<c<bとして、lim_x→c-0 f(x)≠f(c)のとき、f(x)は[a,c]で積分可能であることを示す。 任意のε>0を決めて、[a,c]をI=[a,c-ε] , J=[c-ε,c]とに分けて考える。 f(x)はIでは連続であるから、Iで積分可能。 また、Jでは、  Σ_J O_iδ_i ≦ Σ_J(M-m)δ_i =(M-m)Σ_J δ_i =(M-m)ε  {M,m は[a,c]におけるf(x)の上限、下限} であるから、f(x)はJでも積分可能、したがって、I∪J=[a,c]でも積分可能。 同様に、lim_x→c+0 f(x)≠f(c)のとき、f(x)は[c,b]で積分可能であることを示す。 ↑とりあえず、問題の前半部分はこのように解いたのですが、合っているでしょうか? また、後半部分がわかりません。どのように解けばいいのでしょうか? よろしくお願いします。

  • ループしている積分の解き方

    題では分かりにくいかもしれませんが、周回積分ではありません。 ある関数f(x,y)を求める時に、次の式が与えられています。 f(x,y)=a∫{bz/f(x,y)^2}dz ただし、a,b,cは定数 この積分はcから0までの定積分です。 通常の積分とは異なり、f(x,y)の計算結果を 積分区間内に入れて計算する必要がある為、説き方が全く分かりません。 解き方に手段は問いません。 Mathematicaとかを使ってもいいです。大体の近似だけでもいいです。 ただ、プロット後の近似曲線だけはダメです。 どんな些細なヒントやアイデアでもいいです。 何か思いついた事や知っている事があればよろしくお願いします。