Cho hình trụ được giới hạn trên bởi mặt bậc hai f f x y ( , ) 0,
giới hạn xung quanh bởi những đường thẳng song song Oz, tựa trên biên D,
giới hạn dưới bởi miền D = [a,b]x[c,d] (đóng, bị chặn)
Bài toán: Tìm thể tích hình trụ
76 trang |
Chia sẻ: thuyduongbt11 | Ngày: 10/06/2022 | Lượt xem: 537 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Giải tích 2 - Chương 3 - Nguyễn Văn Quang, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1. Định nghĩa, cách tính tích phân kép
2. Tọa độ cực
3. Ứng dụng hình học
4. Ứng dụng cơ học
Bài toán: Tìm diện tích.
Nhắc lại
23-Feb-21 2
= lim
n→∞
TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Cho hình trụ được giới hạn trên bởi mặt bậc hai , ( , ) 0f f x y
giới hạn dưới bởi miền D = [a,b]x[c,d] (đóng, bị chặn).
giới hạn xung quanh bởi những đường thẳng song song Oz, tựa trên biên D,
Bài toán: Tìm thể tích hình trụ.
Định nghĩa
23-Feb-21 3 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định nghĩa
23-Feb-21 4 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định nghĩa
23-Feb-21 5 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định nghĩa
23-Feb-21 6 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định nghĩa
23-Feb-21 7 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Cho hình trụ được giới hạn trên bởi mặt bậc hai , ( , ) 0f x y
giới hạn dưới bởi miền D = [a,b]x[c,d] (đóng, bị chặn).
giới hạn xung quanh bởi những đường thẳng song song Oz, tựa trên biên D.
Bài toán: Tìm thể tích hình trụ.
1) Chia D một cách tùy ý ra thành n hình chữ nhật rời nhau: D1, D2, ..., Dn.
Có diện tích tương ứng là
1 2
, ,..., .
nD D D
S S S
2) Trên mỗi miền lấy tùy ý một điểm ( , )i i i iM x y D
3) Thể tích của vật thể: (tổng Riemann)
1
( )
i
n
i D n
i
V f M S V
lim n
n
V V
4)
Định nghĩa
23-Feb-21 8 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Cho f = f (x,y) xác định trên miền đóng và bị chặn D (tổng quát).
Định nghĩa
23-Feb-21 9
Do đó, D có thể được bao kín trong một miền chữ nhật C.
D
C
x
y
Xác định hàm F(x,y) như sau:
( , ) ( , )
( , )
0 ( , )
f x y x y D
F x y
x y D
( , )
D
I f x y dxdy
1
lim ( )
i
n
i C
n
i
I F M S
Nếu giới hạn: tồn tại hữu hạn, thì ta nói hàm f(x,y)
khả tích trên miền D. Ký hiệu:
TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
1) Hàm liên tục trên miền đóng, bị chặn thì khả tích trên miền này.
3) ( , ) ( , )
D D
f x y dxdy f x y dxdy
2) D
D
S dxdy
4) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )
D D D
f x y g x y dxdy f x y dxdy g x y dxdy
5) Nếu D được chia làm hai miền D1 và D2 rời nhau:
1 2
( , ) ( , ) ( , )
D D D
f x y dxdy f x y dxdy f x y dxdy
6) ( , ) , ( , ) ( , )
D D
x y D f x y g x y fdxdy gdxdy
Tính chất
23-Feb-21 10 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Cho vật thể được giới hạn trên bởi mặt bậc hai 2 2( , ) 16 2f x y x y
giới hạn dưới bởi hình vuông: [0,2] [0,2]R
giới hạn xung quanh bởi những đường thẳng song song Oz, tựa trên biên R.
Ước lượng thể tích của vật thể trong các trường hợp sau:
a) Chia R thành 4 phần bằng nhau;
b) Chia R thành 16 phần bằng nhau;
c) Chia R thành 64 phần bằng nhau;
d) Chia R thành 256 phần bằng nhau;
e) Tính thể tích của vật thể.
Ví dụ
23-Feb-21 11 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
41
( )
in i D
i
V V f M S
1, 1,...,4.iD i
S
(1,1) (1,2) (2,1) (2,2)V f f f f
13 7 10 4 34.V
23-Feb-21 12 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
23-Feb-21 13 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
23-Feb-21 14 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
23-Feb-21 15 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
21
( )
( )
( , ) ( , )
b
a xD
y x
y
I f x y dxdy dx f x y dy
Cách tính (Định lý Fubini):
tích phân lặp
1) Giả sử D xác định bởi:
Cho f liên tục trên miền đóng và bị chặn D.
a bx
y = y1(x)
y = y2(x)
a b
1 2( ) ( )y x y xy
23-Feb-21 16 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định lý Fubini: tích phân lặp
23-Feb-21 17 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
1 2( ) ( )
:
x
R
yx g x
a
g
b 2
1
( )
( )
( , ) ( , )
R
xb
a
g
g x
I f x y dxdy dx f x y dy
x
y
a b
g2(x)
g1(x)
Cách tính (Định lý Fubini): tích phân lặp
2) Giả sử D xác định bởi:
2
1
( )
( )
( , ) ( , )
d
c yD
x y
x
I f x y dxdy dy f x y dx
c dy
c
d
x = x1(y)
x = x2(y)
1 2( ) ( )x y x yx
23-Feb-21 18 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Định lý Fubini: tích phân lặp
23-Feb-21 19 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
2
1
( )
( )
( , ) ( , )
R
yd
c
h
h y
I f x y dxdy dy f x y dx
1 2( ) ( )
:
y
R
xy h y
c
h
d
x
y
c
d
h2(y) h1(y)
Giải câu e)
Tính thể tích của vật thể:
2
2 0 2x
0 2y
2 216 2
R
V x y dxdy
2
2 2
0
2
0
16 2dx x y dy
0
32
2
2
0
(16 ) 2
3
x d
y
xy
2
2
0
16
32 2
3
x dx
48
23-Feb-21 20 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi:
D
I xydxdy
22 , .y x y x
2 1x
22x y x
D
I xy dxdy
221
2
x
x
dx xy dy
2
21
2
2
2
x
x
x dx
y
2 2 21
2
(2 ) 9
.
2 2 8
x x
x x dx
23-Feb-21 21 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép , trong đó D là tam giác OAB, với: ( )
D
I x y dxdy
(0,0), (1,1), (2,0).O A B
0 2x
0 y
A
B
?
Cần chia D ra thành hai miền: D1 và D2
D1 D2 1 2D D D
I
1 2 2
0 0 1 0
( ) ( )
x x
I dx x y dy dx x y dy
Nếu lấy cận x trước, y sau thì không cần chia D.
23-Feb-21 22
1 5 4
.
2 6 3
TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép
D là miền phẳng giới hạn bởi:
2
D
I y x dxdy
2
D
I y x dxdy
1 2
2 2
D D
y x dxdy x y dxdy
2
2
1 1 1
2 2
1 1 0
x
x
dx y x dy dx x y dy
8 1 11
.
15 5 15
I
1 1,0 1.x y
D1
D2 D2
1 2
2 2
D D
y x dxdy y x dxdy
23-Feb-21 23 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép
21 1
0
x
y
I dy e dx
Tích phân không tính được (qua các hàm sơ cấp).
21 x
y
e dx
Thay đổi thứ tự lấy tích phân:
1) Xác định miền D.
2) Vẽ miền D.
3) Thay đổi thứ tự.
Ví dụ
23-Feb-21 24 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Thay đổi cận:
0 1
:
1
y
D
y x
0 1
:
0
x
D
y x
21
0 0
x
xI dx e dy
21
0
0
xxe y dx
21
0
xxe dx
2
1
0
1 1
2 2
x ee
Ví dụ
23-Feb-21 25 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép
1 1
3
0
sin( 1)
y
I dy x dx
Tích phân không tính được (qua các hàm sơ cấp).
1
3sin( 1)
y
x dx
Thay đổi cận:
0 1
:
1
y
D
y x
2
0 1
:
0
x
D
y x
21
3
0 0
sin( 1)
x
I dx x dy
21
3
0
0
sin( 1)
x
x y dx
1
2 3
0
sin( 1)x x dx
cos(1) 1
3
23-Feb-21 26 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Thay đổi thứ tự lấy tích phân
2
1
0 0
( , )
y y
I dy f x y dx
Vẽ miền D:
2
0 1
:
0
y
D
x y y
0 2
: 1 1 4
1
2
x
D x
y
2 1
0 1 1 4
2
( , )
x
I dx f x y dy
Thay đổi cận:
Ví dụ
23-Feb-21 27 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Thay đổi thứ tự lấy tích phân
2
2
2 43
3 12
( , )
y
y
I dy f x y dx
Vẽ miền D:
2 2
3 3
:
12 2 4
y
D
y x y
1
2 2
3 2 3
:
12 4
x
D
x y x x
Thay đổi cận:
Phải chia D làm 3 miền:
D1
D2
D3
2
2 2
3 2 3
:
4 12
x
D
x x y x
3
2 2
2 3 4
:
4 4
x
D
x x y x x
1 2 3D D D
I fdxdy fdxdy fdxdy
23-Feb-21 28 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 29 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tổng quát, xét phép đổi biến T từ mặt Ouv sang mặt Oxy:
𝑇(𝑢, 𝑣) = (𝑥, 𝑦)
với x và y liên hệ với u và v bởi:
𝑥 = 𝑔 𝑢, 𝑣 ; 𝑦 = ℎ(𝑢, 𝑣)
Có thể viết: 𝑥 = 𝑥(𝑢, 𝑣), 𝑦 = 𝑦(𝑢, 𝑣).
Giả sử T là một phép biến thỏa mãn: g và h có đạo hàm riêng bậc nhất liên
tục.
Nếu 𝑇(𝑢1, 𝑣1) = (𝑥1, 𝑦1), thì (𝑥1, 𝑦1) được gọi là ảnh của điểm
(𝑢1, 𝑣1).
Nếu không có 2 điểm nào có cùng chung 1 ảnh và ngược lại, thì ta gọi
T là đổi biến 1-1.
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 30 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Nếu T là đổi biến 1-1, nó sẽ có một phép biến đổi ngược 𝑇−1 từ mặt Oxy
sang mặt Ouv.
Do đó, ta có thể tìm u và v theo x và y :
𝑢 = 𝐺(𝑥, 𝑦), 𝑣 = 𝐻(𝑥, 𝑦)
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 31 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Xét một hình chữ nhật nhỏ S trong mặt Ouv: ảnh của S là miền R trong mặt
Oxy. Một điểm trên cạnh biên của nó sẽ là:
(𝑥0, 𝑦0) = 𝑇(𝑢0, 𝑣0)
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 32 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Ta có vector vị trí của điểm (u, v):
𝒓(𝑢, 𝑣) = 𝑥 𝒊 + 𝑦 𝒋 = 𝑔(𝑢, 𝑣) 𝒊 + ℎ(𝑢, 𝑣) 𝒋
Phương trình của cạnh dưới của S là: 𝑣 = 𝑣0
Ảnh của nó được cho bởi hàm vector 𝒓(𝑢, 𝑣0).
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 33 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Nếu một đường cong trong mặt phẳng cho bởi hàm vector:
𝒓(𝑡) = 𝑥(𝑡) 𝒊 + 𝑦(𝑡) 𝒋
với 𝑡 là tham số thì vector tiếp tuyến tại 𝑡0 đối với đường cong không gian
này sẽ là:
jijir
t
y
t
x
yx ttt
00
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 34 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Do đó vector tiếp tuyến tại (𝑥0, 𝑦0) đối với đường cong ảnh này sẽ là:
0 0 0 0( , ) ( , )
r i j i ju u u
x y
g u v h u v
u u
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 35 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tương tự, vector tiếp tuyến tại (𝑥0, 𝑦0) đối với đường cong ảnh của cạnh trái
của (𝑢 = 𝑢0) là:
0 0 0 0( , ) ( , )
r i j i jv v v
x y
g u v h u v
v v
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 36 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Ta có thể xấp xỉ miền ảnh 𝑅 = 𝑇(𝑆) bởi một hình bình hành xác định
bởi các vector cát tuyến:
0 0
0 0
0 0
0 0
( , )
( , )
( , )
( , )
a r
r
b r
r
u u v
u v
u v v
u v
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 37 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tuy nhiên,
Nên,
Tương tự,
0 0 0 0
0
( , ) ( , )
lim
r r
ru
u
u u v u v
u
0 0 0 0( , ) ( , ) . r r ruu u v u v u
0 0 0 0( , ) ( , ) . r r rvu v v u v v
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 38 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Điều này có nghĩa là ta có thể xấp xỉ R bởi một hình bình hành xác định
bởi 2 vector ∆𝑢. 𝒓𝑢 và ∆𝑣. 𝒓𝑣 .
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 39 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Vậy, có thể xấp xỉ diện tích của R bởi diện tích của hình bình hành này:
|(∆𝑢 𝒓𝑢) × (∆𝑣 𝒓𝑣)| = |𝒓𝑢 × 𝒓𝑣| ∆𝑢 ∆𝑣
Tích có hướng của 2 vector:
0
0
i j k
r r k ku v
x y x x
x y u u u v
x y y yu u
x y v v u v
v v
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 40 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Jacobian của biến đổi T cho bởi 𝑥 = 𝑔(𝑢, 𝑣) và 𝑦 = ℎ(𝑢, 𝑣) là:
Với ký hiệu này ta có thể xấp xỉ một diện tích ∆A của R:
( , )
( , )
x x
x y x y x yu v
y yu v u v v u
u v
( , )
( , )
x y
A u v
u v
ở đây Jacobian được
tính tại (u0, v0).
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 41 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tiếp theo, ta chia miền S trong mặt Ouv thành các hình chữ nhật nhỏ 𝑆𝑖𝑗
và gọi ảnh của nó trong mặt Oxy là 𝑅𝑖𝑗.
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 42 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Áp dụng công thức xấp xỉ đối với 𝑅𝑖𝑗 ở trên, ta có xấp xỉ của tích phân
2 lớp của f trên miền R như sau.
( , )
( , )
( , )
( ( , ), ( , ))
( , )
R
i j
i j i j
f x y dxdy
f x y A
x y
f g u v h u v u v
u v
ở đây Jacobian được
tính tại (𝑢𝑖 , 𝑣𝑗).
( , )
( ( , ), ( , ))
( , )
S
x y
f g u v h u v du dv
u v
Chú ý đây chính là tổng Riemann của tích phân:
Giả sử có phép đổi biến: 𝑥 = 𝑥 𝑢, 𝑣 , 𝑦 = 𝑦 𝑢, 𝑣 ; sao cho phép đổi biến
này là 1-1 (có thể trừ trên biên), và 𝐽 ≠ 0 (có thể 𝐽 = 0 tại một số điểm
hữu hạn), khi đó:
𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥𝑑𝑦
𝐷𝑥𝑦
= 𝑓(𝑥(𝑢, 𝑣), 𝑦(𝑢, 𝑣)). 𝐽 . 𝑑𝑢𝑑𝑣
𝐷𝑢𝑣
Trong đó:
𝐽 =
𝜕(𝑥, 𝑦)
𝜕(𝑢, 𝑣)
=
𝑥′𝑢 𝑥
′
𝑣
𝑦′𝑢 𝑦
′
𝑣
Đổi biến tổng quát
23-Feb-21 43
Định lý:
TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
( , )M x y
x
y
x
y
r
cos
, 0 2
sin
x r
y r
Mối liên hệ giữa tọa độ cực và
tọa độ Descartes:
2 2 2x y r Chú ý:
2 2 4x y Ví dụ. Phương trình đường tròn tâm 0, bán kính bằng 2:
Phương trình đường tròn này trong tọa độ cực là: 2.r
Định nghĩa
23-Feb-21 44 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Phương trình đường tròn này trong tọa độ cực là: 2 2 cos 2cosr r r
• Phương trình đường tròn tâm (1,0), bán kính bằng 1: 2 2 2x y x
Phương trình đường tròn này trong tọa độ cực là: 2 2 sin 2sinr r r
• Phương trình đường tròn tâm (0,1), bán kính bằng 1: 2 2 2x y y
Phương trình đường thẳng này trong tọa độ cực là:
2
cos 2
cos
r r
• Phương trình đường thẳng x = 2
Ví dụ
23-Feb-21 45 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Ví dụ
23-Feb-21 46 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
cos
sin
x r
y r
( , )
R
I f x y dxdy
Qua phép đổi biến:
Chia [a,b] thành m phần.
Chia thành n phần. [ , ]
23-Feb-21 47 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Miền
1
1
:
i i
ij
j j
r r r
R
Trên Rij lấy một điểm
* *( , )i jr
* *
1 1
1 1
( ); ( )
2 2
i i i i i ir r r
Diện tích miền Rij là:
2 2
1
1
1 1
;
2 2
( )
ij i i
j j
A r r
2 21
1
2
ij i iA r r 1 1
1
2
i i i ir r r r
*
ir r
23-Feb-21 48 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tọa độ cực của điểm Rij là:
* * * *( cos , sin )i j i jr r
Tổng Riemann: * * * *
1 1
( cos , sin )
m n
mn i j i j ij
i j
V f r r A
* * * * *
1 1
( cos , sin )
m n
i j i j i
i j
f r r r r
( , ) ( cos , sin )g r r f r r Đặt * *
1 1
( , )
m n
mn i j
i j
V g r r
* * * * *
, 1 1
( , ) lim ( cos , sin )
m n
i j i j i ij
m n i jR
f x y dxdy f r r r A
* *
, 1 1
lim ( , )
m n
i j
m n i j
g r r
( , )
b
a
g r drd
( , ) ( cos , sin )
b
R a
f x y dxdy d f r r dr r
23-Feb-21 49 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính tích phân kép , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi: ( )
D
I x y dxdy
2 2 2 21, 4, y 0, x y x y y x
cos
sin
x r
y r
0
: 4rD
1 2r
Ví dụ
23-Feb-21 50 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
( )
D
I x y dxdy
/ 4 2
0 1
cos sinI d r r drr
/ 4 2
2
0 1
cos sind r dr
2
3/ 4
0
1
cos sin
3
r
I d
/ 4
0
8 1
cos sin
3 3
I d
7
3
I
Ví dụ
23-Feb-21 51 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
: 4 3rD
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi
2 24
D
I x y dxdy
2 2 4, , 3 (y x)x y y x y x
cos
sin
x r
y r
0 2r
/3 2
2
/4 0
4I d r drr
2
9
I
23-Feb-21 52 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
: 2 4rD
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi:
2 2
D
I x y dxdy
2 2 2 , .x y x y x
cos
sin
x r
y r
0 2cosr
2cos/ 4
/ 2 0
r drrI d
/4
3
/2
8
cos
3
I d
16 10 2
9
23-Feb-21 53 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
: 4 3rD
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi: ( 1)
D
I x dxdy
2 2 2 22 ; 4 ; ; 3x y x x y x y x y x
cos
sin
x r
y r
2cos 4cosr
4cos/3
/ 4 2cos
( cos 1)I d r drr
23-Feb-21 54 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
37 35 67 3
6 24
0
: 2D
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi ( )
D
I x y dxdy
2 2 2 22 ; 2 .x y x x y y
cos
sin
x r
y r
0 r
1 2
1 1
4 2 4 2D D
I
D2 D1
1
0
: 4D
2sin0 r
2 : 4 2D
2cos0 r
?
23-Feb-21 55 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
00
cos
sin
x x r
y y r
Trường hợp 1. Miền phẳng D là hình tròn:
2 2 2
0 0( ) ( )x x y y a
Dùng phép đổi biến:
Khi đó định thức Jacobi:
r
r
x x
J
y y
Khi lấy cận của ta coi như gốc tọa độ dời về tâm hình tròn. ,r
cos .sin
sin .cos
r
r
r
Tọa độ cực suy rộng
23-Feb-21 56 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Trường hợp 2. Miền phẳng D là Ellipse:
2 2
2 2
1; 0, 0
x y
a b
a b
cos
sin
x
r
a
y
r
b
Dùng phép đổi biến:
Khi đó định thức Jacobi:
r
r
x x
J
y y
.cos .sin
.sin .cos
a ar
b br
. .a b r
Khi đó cận của , :r
0 2
0 1r
Tọa độ cực suy rộng
23-Feb-21 57 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi (2 )
D
I x y dxdy
2 2( 1) ( 2) 4; 1.x y x
1 cos
2 sin
x r
y r
/ 2 2
/ 2 0
2(1 cos ) (2 sin )I rd r r dr
: 2 2rD
0 2r
Gốc tọa độ dời về đây
23-Feb-21 58 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
32
8
3
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi ( 1)
D
I x dxdy
2 2
1; 0; 0
9 4
x y
y x
cos
3
sin
2
x
r
y
r
/2 1
0 0
cos 13 3 2I d r drr
0
: 2rD
0 1r
23-Feb-21 59 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
3
6
2
Tính , trong đó D là miền phẳng giới hạn bởi
D
I xdxdy
2
2 1; 0;
3
x
y y y x
cos
3
sin
x
r
y r
/3 1
0 0
c 3 1s3 oI d r drr
0
:rD
0 1r
sin
tg
cos
/
/( 3)
y r
x r
Vì đường y = x nên tg 3
3
3
23-Feb-21 60 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
3
2
Tính diện tích miền D giới hạn bởi: 2 2 2 22 ; 6 ; 3; 0x y y x y y y x x
Diện tích miền D là:
D
D
S dxdy
6sin/ 2
/3 2sin
d rdr
6sin
/ 2
/3
2sin
2
2
D
r
S d
/ 2
2
/3
16sin d
4
2 3
3
DS
23-Feb-21 61 TS. Nguyễn Văn Quang
Đại học Công nghệ - ĐHQGHN
Diện tích miền D:
xy
D
D
S dxdy
2 1, ,
xyD
V z x y z x y dxdy
Để tính thể tích khối :
1) Xác định mặt giới hạn bên trên: 2 ( , )z z x y
2) Xác định mặt giới hạn bên dưới: 1( , )z z x y
3) Xác định hình chiếu của xuống Oxy: Prxy OxyD
Chú ý: 1) Có thể chiếu Ω xuống Oxz, hoặc Oyz. Khi đó mặt phía trên, mặt
phía dưới phải theo hướng chiếu xuống.
2) Để tìm hình chiếu của Ω x