Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Többszörös integrál

347
Ebben a feladatban kellene segítség levezetéssel ha lehetséges. Nagyon köszönöm, ha valaki segít benne.(A többi feladatot külön töltöttem fel)
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Matematika

Válaszok

1
Nem tudom, hogy kell-e még...

Polárba váltás két dolgot jelent:
Egyrészt x és y megváltozik szögre meg sugárra:
`x=r·cos\ φ`
`y=r·sin\ φ`
Másrészt ha valami `dxdy` szerint van integrálva, abból `r·drdφ` lesz. (Ez a Jakobi mátrixból jön ki, de valószínű elég, ha csak ezt a végeredményt jegyzed meg.)

Szóval most az első rész szerint a függvényben lévő x és y átalakul így: (csak az exponenciális tag kitevőjét írom, máshol nincsenek x vagy y)
`x^2+y^2=(r·cos\ φ)^2+(r·sin\ φ)^2=r^2(cos^2φ+sin^2φ)=r^2`
Vagyis a teljes integrálandó függvény ez lett:
`f=2+2e^(r^2)`

Az integrálás egy körtartományban megy; annak nem is könnyű felírni a határait x és y esetén, de könnyű polárban: a szög 0-tól 2π-ig megy, a sugár pedig 0-tól R-ig:

`int_0^(2π) int_0^R (2+2e^(r^2))·r·drdφ`
(a belső integrál megy r szerint, a külső pedig a szög szerint. Lehetne fordítva is, mindegy.)
`int_0^(2π) int_0^R 2r+2r·e^(r^2)\ drdφ`

A belső integrál: az összeg külön-külön integrálható. A `2r`-ből r szerint integrálva `r^2` lesz, ami a határok miatt `R^2-0^2` vagyis 4. A másik tag kicsit bonyolultabb: rá kell jönni, hogy a kitevőben lévő `r^2` deriváltja éppen `2r`, amivel szorozva van, tehát a `2r·e^(r^2)` pontosan a deriváltja az `e^(r^2)`-nek. Ellenőrizd a láncszabállyal.

Vagyis a belső integrál:
`int_0^R 2r+2r·e^(r^2)\ dr = R^2+[e^(r^2)]_0^R=R^2+e^(R^2)-e^0=4+e^(4)-1=3+e^(4)`

A külső integrál:
`int_0^(2π) 3+e^(4)\ dφ`
Nincs benne φ, vagyis konstans integrálja = konstans szor φ:
`int_0^(2π) 3+e^(4)\ dφ=[(3+e^(4))φ]_0^(2π)=(3+e^(4))2π-0=6π+2πe^(4)`
0