Вычисление двойных интегралов

Пусть D - замкнутая область в плоскости Oxy.

◙ Область D называется правильной в направлении оси Oy(Ox),

если всякая прямая l, параллельная оси Oy (Ox) и проходящая через внутреннюю точку D, пересекает границу области в двух точках, т.е. .

Таким образом,

Dправильная область в направлении оси Оу, если

D ограничена линиями: y = j 1(x), y = j 2(x), x = a, x =b, причем

j 1(x) £ j 2(x), a < b,

j 1(x), j 2(x) – непрерывны на [a, b] (Рисунок 2.4.1.);

D – правильная область в направлении оси Ох, если

D ограничена линиями: х = y 1(у), х = y 2(у), y = с, у = d, причем

y 1(у) £ y 2(у), с < d,

y 1(у),y 2(у) – непрерывны на [с, d] (Рисунок 2.4.2.).

Рисунок 2.4.1 Рисунок 2.4.2

Правильная область – область, правильная как в направлении оси Ох, так и в направлении оси Оу.

Пусть f (x, y) непрерывна в D.

◙ Выражение назовем двукратным интегралом от f (x, y) по области D. Т.е. , где .

Свойства двукратного интеграла:

1) Если правильную в направлении оси Оу область D разбить на две области D1 и D2 прямой, параллельной оси Оу или Ох, то.

Следствие..

2) (оценка двукратного интеграла) Если m – наименьшее, M – наибольшее значения функции f (x, y) в D, S – площадь области D, то

.

3) (теорема о среднем)Существует точка Р ÎD такая, что

.

Теорема 2. (Вычисление двойных интегралов)

Если f (x, y) – непрерывная функция, D – правильная область в направлении Оу, то ;

если D – правильная область в направлении Ох, то

.

З а м е ч а н и е. а) Правые части представленных формул являются двукратными или повторными интегралами. Переход от одной формулы к другой называется изменением порядка интегрирования.

б) Если область D не является правильной, то необходимо для начала разбить ее на конечное множество правильных областей.