重積分の計算問題

■問題

次の2重積分を求めよ.その際領域 D   の図を描くこと.

∬ D xydxdy      ( D: x 2 ≦y≦x )  

■答

1 24  

■ヒント

はじめに領域 D を作図し, x , y の積分範囲を決定する.

■解説

D: x 2 ≦y≦x   より, y= x 2   の曲線 と y = x   の直線とで囲まれた領域が領域 D   になる.

y= x 2   の曲線 と y = x   の直線との交点の x の値は

x 2 =x  

x 2 −x=0    

x( x−1 )=0    

x=0,1    

となり,グラフにまとめると図のようになる.

∬ D xydxdy  

= ∫ 0 1 ( ∫ x 2 x x y d y ) d x  

= ∫ 0 1 [ 1 2 x y 2 ] x 2 x dx    

= ∫ 0 1 ( 1 2 x 3 − 1 2 x 5 )dx    

= [ 1 8 x 4 − 1 12 x 6 ] 0 1    

= 1 8 − 1 12    

= 3−2 24    

= 1 24    

●別解

x で積分してから y で積分する場合を考える.

y=x  →  x=y

y= x 2  →  x= y  

∬ D xydxdy  

= ∫ 0 1 ( ∫ y y x y d x ) d y  

= ∫ 0 1 [ 1 2 x 2 y ] y y dy    

= ∫ 0 1 ( 1 2 y 2 − 1 2 y 3 ) dx    

= [ 1 6 y 3 − 1 8 y 4 ] 0 1    

= 1 6 − 1 8    

= 4−3 24    

= 1 24    

 

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学生スタッフ作成

最終更新日: 2023年8月4日