適当な変数変換を行って次の重積分を計算せよ.
∬ D 4( x 2 +2xy+ y 2 ) ( x 2 − y 2 )dxdy ( D:0≦x+y≦2,−1≦x−y≦2 )
12
x+y=u , x−y=v とおく変数変換により,積分の計算を簡単化する。ヤコビアンの計算式も参考にする.
領域 D
領域 D ′
x+y=u , x−y=v とおくと
x= 1 2 ( u+v ) , y= 1 2 ( u−v )
となる.よって,この変数変換によるヤコビアンは
J( u,v )=| ∂x ∂u ∂x ∂v ∂y ∂u ∂y ∂v |=| 1 2 1 2 1 2 − 1 2 | =− 1 2
となる.変数変換によって x,y の領域 D は u,v の領域 D ′
D ′ :0≦u≦2,−1≦v≦2
に変換される.よって
(与式) = ∬ D ′ 4 u 3 v 1 2 dudv
= 1 2 ∫ −1 2 ∫ 0 2 4 u 3 v du dv
= 1 2 ∫ −1 2 u 4 v 0 2 dv
= 1 2 ∫ − 1 2 16v d v
= 1 2 [ 8 v 2 ] − 1 2
= 1 2 ( 32 − 8 )
= 12
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最終更新日: 2023年10月19日