Теоремы об оценке интеграла.
16.2.2.4.1. Если функция интегрируема по области V, и для
выполняется
, то
.
16.2.2.4.2.Если функция интегрируема по областиV, то
.
16.2.2.5. Теорема о среднем.Если функция
непрерывна на области V, то существует точка
, такая что
.
16.2.3. Вычисление тройного интеграла. Теорема о переходе от тройного интеграла к повторному.Будем называть ограниченную замкнутую область V простой (правильной), если выполняются два условия : проекция V на какую-либо координатную плоскость, например, на плоскость Оху - простая область D, и любая прямая, перпендикулярная этой плоскости и проходящая через внутреннюю точку V, пересекает границу V в двух точках. Такую область можно описать следующим образом: (поверхность
образована множеством нижних точек пересечения прямой, параллельной оси Oz, с границей V; поверхность
- множеством верхних точек пересечения).
Теорема. Если V - простая область с кусочно-гладкой границей, - непрерывная функция, то
.
Доказатьэту теорему можно так, как мы доказали теорему о переходе от двойного интеграла к повторному: установить, что для повторного интеграла в правой части формулы имеют место все свойства интеграла, разбить область V на подобласти , пользуюсь свойствами аддитивности и теоремой о среднем, представить повторный интеграл как интегральную сумму для тройного
и перейти к пределу при
.
Если расписать двойной интеграл по простой области D в виде повторного, получим ещё более детализированную формулу для вычисления тройного интеграла:
.
Можно также доказать, что тройной интеграл можно представить в виде повторного с другим порядком интегрирования. Обозначим (т.е. минимальное и максимальное значения ординаты для точек области V),
- плоскую область, получающуюся при сечении V плоскостью
. Тогда
. Естественно, для конкретной задачи может оказаться предпочтительней проектировать V не на плоскость Оху, а на другую координатную плоскость.
16.2.4. Примеры.1.
Проекция области V на плоскость Оху - треугольник , поэтому
.
2.
Здесь V - внутренность конуса, D - проекция круга, получающегося при сечении этого конуса плоскостью
на Оху, т.е. круг, ограниченный кривой
, поэтому
(переходим к полярным координатам)
.
Вычислим тот же интеграл по другой формуле перехода к повторному интегралу: (внутренний двойной интеграл - интеграл от функции, равной 1, поэтому он равен площади круга, получающегося при сечении конуса плоскостью
, уравнение ограничивающей окружности
, площадь
) =
. Это решение оказалось проще; мы сыграли на том, что подынтегральная функция не зависит от х и у.