Здравствуйте, iranisimova36@gmail.com!
Даны ограничивающие поверхности : x
2 + y
2 = R
2 ; z1 = 0 ; z2 = [$8730$](x
2 + y
2) .
Перейти к полярным координатам и вычислить объём тела м-ду указанными поверхностями.
Решение : Связь объём тела с полярнымы координатами хорошо описана в учебной статье "Тройные интегралы. Вычисление объёма тела. Тройной интеграл в цилиндрических координатах"
Ссылка . Цитирую : "
Цилиндрические координаты - это, по сути, полярные координаты в пространстве. В цилиндрической системе координат положение точки M пространства определяется полярными координатами [$966$] и r точки M' - проекции точки M на плоскость XOY и аппликатой z самой точки M .
Переход от трёхмерной декартовой системы к цилиндрической системе координат осуществляется по следующим формулам:
x = r·cos([$966$]) ; y = r·sin([$966$])
z = z (аппликата остаётся неизменной)"
Применительно к нашей задаче преобразование выглядит следующим образом:
V =
v[$8747$][$8747$][$8747$] f(x;y;z)·dx·dy·dz ==>
v[$8747$][$8747$][$8747$] f(r·cos([$966$]);r·sin([$966$]);z)·r·dr·d[$966$]·dz
Заменяем декартовы уравнения заданных поверхностей на цилиндрические:
x
2 + y
2 = R
2[r·cos([$966$])]
2 + [r·sin([$966$])]
2 = R
2r
2·[cos
2([$966$]) + sin
2([$966$])] = R
2r
2·1 = R
2r = R - боковая поверхность цилиндра.
z1 = 0 ==> z1 = 0 - дно цилиндра.
z2 = [$8730$](x
2 + y
2)
z2 = [$8730$]{[r·cos([$966$])]
2 + [r·sin([$966$])]
2}
z2 = [$8730$](r
2)
z2 = r - верхняя поверхность коронки.
Чертим график. Заданное тело представляет собой коронку, полученную из цилиндра с высверленным сверху конусом.
Чтоб Вам легче было представить его : на плоскости xOy (z1 = 0 ; на столе) стоит цилиндр (пенёк) радиусом R и высотой H = R . В этом пеньке сверху высверлили коническое дупло до самого дна. Чертёж и вычисления прилагаю ниже.
Ответ : Объём тела равен 2·[$960$] ·R
3 / 3 ед
3.
Переходить из цилиндрических координат к полностью полярным координатам имеет смысл в решениях задач со сферическими поверхностями (куполами). В текущей задаче вертикальные ограничивающие поверхности (z1 = 0 и z2(r) = r ) не имеют никакой зависимости от зенитного угла. Поэтому добавление полярно-зенитного угла в решение бессмысленно и усложнят процесс.