• ベストアンサー

2重積分の問題

∬(y^3/x^2)dxdy,D;1≦(x^2+y^2)≦4,0≦y≦x なのですが、これはx=rcosθ,y=sinθと変数変換して、 D´;0≦θ≦π/4,0≦r≦2の扇型から、 D´´;0≦θ≦π/4,0≦r≦1の扇型を引く方針でいいのでしょうか? また、∬sin^3θ/cos^2θdθなのですが、 これはどう処理していいのかがわかりません。 変数変換は図形から、直感的に考えていましたが、論理的に考えるわかり易い方法がありましたら、教えていただけないでしょうか? よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Ae610
  • ベストアンサー率25% (385/1500)
回答No.2

rの積分は単純に∫[1,2]drとして良いのでは・・・ ∫[0,2]-∫[0,1]=∫[1,2]だから sin^3(θ)=sinθ(1-cos^2(θ))だからcosθ=tとでもおけば-sinθdθ=dt で消えてくれる。 ----------------------- 極座標表示にしないでやると・・・ ∬(y^3/x^2)dxdy {D;1≦(x^2+y^2)≦4,0≦y≦x} =∫[1/√2,1]dx∫[√(1-x^2),x]{y^3/x^2}dy+∫[1,√2]dx∫[0,x]{y^3/x^2}dy + ∫[√2,2]dx∫[0,√(4-x^2)]{y^3/x^2}dy で計算してもそれほど難しい積分にはならないと思う。 (こちらの方が計算が面倒かな?)

leriche
質問者

お礼

ご回答有難うございました。 返事が遅くなり申し訳ありません。 お蔭様で解決しました。cosθ=tと置換するのですね。

その他の回答 (1)

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

θ と r の 2重積分になれば, それぞれの積分の積に分解できますね. θ による積分は cos θ をなんかで置換すればいいのでは?

leriche
質問者

お礼

ご回答有難うございました。お礼が遅れすみません。 参考にさせていただきました。

関連するQ&A

  • 2重積分に関する問題です

    x = rcosθ , y = (r/√2)*sinθ とおいて、∬D ((x^2)+y) dxdy D = {(x,y) | (x^2)+2(y^2) ≦ 1 } を求めよ。 という問題について、この問題の解答を見てみると xとyの置き換えによってD→E = {(r,θ) | 0≦r≦1, 0≦θ≦2π } と範囲が変わっています。 ここで質問なのですが、Dの(x^2)+2(y^2) = 1という式にx = rcosθ , y = (r/√2)*sinθを適応すると、 r^2(cosθ)^2+r^2(sinθ)^2 ≦ 1 ⇒ r^2((cosθ)^2+(sinθ)^2)) ≦ 1 ⇒ r^2 ≦ 1 ⇒ -1≦ r ≦1 になり、rの範囲が解答と違います。なぜrの範囲は解答のように0≦r≦1となるのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 広義積分

    広義積分の問題なのですが,変数変換をすると,積分範囲がどうしても0→0になってしまいます…。 問題は D={(x,y)∈R^2|ε^2≦x^2+y^2≦1} lim(ε→0) ∬{(x^2-y^2)/(x^4+y^4})dxdy という問題なのですが,これを x=rcosθ,y=rsinθ,ヤコビアン=r D'={(r,θ)∈R^2|ε≦r≦1,0≦θ≦2π} ∫(1/r)dr∫{(cos^2θ-sin^2θ)/(cos^4θ+sin^4θ)}dθ =∫(1/r)dr∫{cos2θ/((cos^2θ+sin^2θ)^2-2cos^2θsin^2θ)}dθ =∫(1/r)dr∫{cos2θ/(1-(sin2θ)^2/2)}dθ =∫(1/r)dr∫{2cos2θ/(2-(sin2θ)^2)}dθ ここでt=sin2θと変数変換しようとしたのですが, そうすると積分範囲が0→0になってしまします。。。 どこか間違っているのでしょうか?? どなたか解説お願いします。

  • 重積分

    以下の問題がどう変換してもややこしくなり困っています (1)∬(D)√x dxdy  D={(x、y);x^2+y^2<=x} 例えば極座標変換を使用しようとしてx=rcosθ、y=rsinθと置いたとしても、円の大きさが変数なので、 ∫(√rcosθ←0)dx∫(7/4π←5/4π)√rcosθ・r dθとなり 計算が困難です。どなたかご教授お願いします   

  • 重積分(広義積分)の問題です

    D={(x.y)|x^2-2x+y^2<0}において∬[D](x^3+x^2+y^2)/(x^2+y^2)dxdyを求めよ x=rcosθ,y=sinθと変数変換して ∬[D](x^3+x^2+y^2)/(x^2+y^2)dxdy =∬[D'](r^2*cos^3θ+r)drdθ D'={(r,θ)|0<r<2cosθ,-π/2<θ<π/2} =lim[ε3→π/2]∫[ε3→-ε3]{lim[(ε1,ε2)→(0,2cosθ)]∫[ε2→ε1](r^2cos^3θ+r)dr}dθ 領域が開区間であらわされていることを意識して極限を用いて上のように立式してみたんですが、 これであっていますか? あとこれで実際に計算してみたんですが、 極限をとるところで不定形がどこにも見あたらず、 わざわざ極限の形に立式する必要性があまり感じられません。 つまるところ領域が閉区間ではなく開区間であることの違い、 これがどこに出てくるのかがわからなくて悩んでいます。 わかりにくい式で申し訳ありません。 よろしかったらお答えください。

  • 3重積分について

    ∫(D) |x| + |y| + |z| (dx)^3 領域D:{x^2 + y^2 + z^2≦a^2, a>0}という問題で、解が(3πa^4)/2になるはずなのですが、極座標に変換する段階でいまいち分かりません。自分なりにやると、 x=rsinθcosφ, y=rsinθsinφ, z=rcosθ (0≦r≦a, 0≦θ≦π, 0≦φ≦2π)として、ヤコビアンがr^2 sinθになり、 ∫(D) |x| + |y| + |z| (dx)^3 =∫[0→2π]dφ∫[0→π]dθ∫[0→a]dr (r^2 sinθ)(rsinθcosφ+rsinθsinφ+rcosθ) このようになるのですが、自分がこれを解いていくと違った解になり、正解にたどり着きません。この変換が間違っているのでしょうか?単に途中の計算が間違っているのでしょうか? よろしくおねがいします。

  • 2重積分

    ∬D log(x^2+y^2)dxdy,D={(x,y)|1≦x^2+y^2≦4}を積分しなさい…という問題です。極座標の変数変換を使うのはわかるのですが、どう計算すればいいかわからなくなってきました。 x=γcosθ,y=γsinθをxとyの範囲にそれぞれ代入しますよね。そこからどうすればいいのですか?

  • 2重積分

    ∬xdx(範囲は、x^2+y^2≦2yかつy≦x)を計算せよ x=rcosθ、y=rsinθとおいて 範囲は0≦r≦cosθ,0≦θ≦π/4 =∬rcosθ*rdrdθ =(∫「0→cosθ」r^2dr)(∫「0→π/4」cosθdθ) =1/3[r^3]「0→cosθ」*[sinθ]「0→π/4」 ここで行き詰まりその後どうして良いか分かりません アドバイスお願いします。

  • 極座標での二重積分

    ∬D[(y^2)/{(x^2+y^2)^3}]dxdy D={(x,y)|x≧0,y≧0,x^2+y^2≧1} この問題の正答がわかりません。 とりあえず、x=rcosθ,y=rsinθとして極座標に変換。すると ∬[{(sinθ)^2}/(r^3)]drdθ すると、θの範囲は0≦θ≦π/2でいいとして、rの範囲がr≧1となってしまい、どう計算したらいいかわかりません。 何か勘違いしているのでしょうか? どなたかご解説いただけるとありがたいです。

  • 定積分の問題

    [1]変数変換を用いて、次の重積分を求めよ。 ∬D √(a^2-x^2-y^2)dxdy , D={(x,y);x^2+y^2≦ax} 半径=aの球を考える。 x^2+y^2+z^2=a^2であり。 z=√(a^2-x^2-y^2)となり、被積分関数は上半球となる。 一方、積分領域は D={(x,y);x^2+y^2≦x} ={(x,y);(x-a/2)^2+y^2≦(a/2)^2} となり。 中心点(a/2、0)で半径a/2の低円の円柱が切り取る 体積をもとめることになります。 ・積分領域「-π/2、0」の場合 r=acosθ x=rcosθ y=-rsinθ 関数行列式|D|=-rとなります。 つまり dxdyーーーーーー>-rdθdr・・・・・(3) V=∫[-π/2、0]∫[0,acosθ](- r)√(a^2-r^2) dr dθ =∫[-π/2、0]dθ∫[ 「(1/3){(a^2-r^2)^3/2}」 [r=0,acosθ] =a^3/3∫[-π/2、0](sinθ^3-1)dθ =a^3/3[(ーθーcosθ+(1/3)cosθ^3)[θ=-π/2、0] =(a^3/3)(ーπ/2ー2/3)・・・・・(4) となり、正解 (a^3/3)(π/2ー2/3)になりません。 どこが間違いでしょうか?

  • 二重積分の問題がわかりません。

    問題 次の二重積分を実行せよ。∬dxdy/((a^2+x^2+y^2)^(3/2)) D={(x,y);0≦x≦a,0≦y≦a}  極座標に変換して ∬rdrdθ/((a^2+r^2)^(3/2)) D1={(r,θ); 0≦r≦a/cosθ, 0≦θ≦π/4}  D2={(r,θ); 0≦r≦a/sinθ, π/4≦θ≦π/2} D1の範囲で積分を実行してったときに∫1/√{1+(1/cosθ)^2}dθという項がでてくるのですが、これをうまく積分することが出来ません。 一応、tanθ=tやcosθ=tと置換してみたりもしたのですが、うまい形に変形できませんし・・ どなたか分かる方、教えてください。