Условие: фрагмент поверхности [$963$] есть плоскость 7x + 9y + 5z - 4 = 0 , расположенная в первом октанте.
Дана также ПодИнтегральная функция f(x, y, z) = -2·x - 2·y + 3·z + 5 .
Вычислить поверхностный интеграл первого рода
[$963$][$8748$]f(x; y; z)·d[$963$] .
Я решаю эту задачу по той причине, что автор предыдущего ОтветаN1 выразил сомнение "
При таких исходных данных ошибиться более вероятно. чем не ошибиться". Читаем учебную статью "Поверхностные интегралы. Понятие и примеры решений"
Ссылка1 и следуем рекомендациям её автора. Уравнение заданной плоскости [$963$] "в отрезках" имеет вид
x / (4/7) + y / (4/9) + z / (4/5) = 1 , что даёт нам координаты треугольной призмы
AOBC : A(4/7 ; 0 ; 0), O(0 ; 0 ; 0), B(0 ; 4/0 ; 0), C(0 ; 0 ; 4/5) с основанием AOB и вершиной C . Фрагмент поверхности [$963$] - это треугольник ABC , а его проекция на координатную плоскость XOY есть треугольник AOB , я выделил его на чертеже голубой заливкой.
Интеграл действительно сложный (двойной, да ещё с радикалом и производными…). Поэтому для уверенности в правильном решении лучше разделить это решение на 2 этапа. На первом этапе вычислим площадь [$963$]-фрагмента , приняв f(x, y, z) = 1 .
Двойной интеграл вычисления площади
S =
[$963$][$8748$]d[$963$] заменяем последовательным вычислением двух обычных интегралов
iy(x) =
0y(x)[$8747$][$8730$][(z'
x)
2 + (z'
y)
2 + 1]·dx = (4 - 7·x)·[$8730$]155 / 45
S =
0A(1)[$8747$]iy(x)·dx =
04/7[$8747$][(4 - 7·x)·[$8730$]155 / 45]·dx = 8·[$8730$]155 / 315
Здесь z(x; y) = 4/5 - 9·y/5 - 7·x/5 - уравнение плоскости [$963$] в функциональном виде,
z'
x = -7/5 , z'
y = -9/5 - его частные производные по x , y ;
y(x) = 4/9 - 7·x / 9 - уравнение ребра BA призмы AOBC .
Значение S олицетворяет площадь треугольника ABC , которую легко проверить альтернативным вычислением по школьной формуле Герона (по 3м известным сторонам треугольника). Вы можете вычислять любым удобным Вам способом (на бумажке, используя Windows-калькулятор, OnLine-калькуляторы…). Я люблю вычислять в популярном приложении
Маткад (ссылка2) . Маткад избавляет меня от ошибок. Маткад-скриншот с вычислениями и чертежом прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом.
На скрине мы видим, что значения площадей совпали, значит, мы правильно применяем метод из учебной статьи, и можно перейти ко второму этапу решения с использованием заданной ПодИнтегральной функции f(x, y, z).
Ответ : поверхностный интеграл равен 38728·[$8730$](155) / 297675 [$8776$] 1,620 ед
3 , что совпадает с Ответом Андрея Владимировича и подтверждает его безошибочность.