早稲田大学 創造理工学研究科 経営システム工学専攻 2021年8月実施 微积分
Author
思齐塾, 祭音Myyura
Description
領域(domain)Dを以下のように設定する。
D={(x,y)∣−1≤x+y≤1,−1≤x−y≤1}
次の二重積分(double integral)を求めよ。
∬D1−(x+y)2dxdy
题目描述
定义区域
D={(x,y)∣−1≤x+y≤1, −1≤x−y≤1}.
求二重积分
∬D1−(x+y)2dxdy.
Kai
Let u=x+y and v=x−y . Then x=2u+v and y=2u−v .
The Jacobian is given by
∂(u,v)∂(x,y)=∂u∂x∂u∂y∂v∂x∂v∂y=212121−21=−41−41=−21
Therefore, ∂(u,v)∂(x,y)=21 .
The region D is transformed into the region R such that −1≤u≤1 and −1≤v≤1 .
Then, the double integral becomes
∬D1−(x+y)2dxdy=∬R1−u2∂(u,v)∂(x,y)dudv=∫−11∫−111−u2⋅21dudv
=21∫−111−u2du∫−11dv=21⋅(2)∫−111−u2du=∫−111−u2du
Let u=sinθ . Then du=cosθdθ .
When u=−1 , θ=−2π . When u=1 , θ=2π .
∫−111−u2du=∫−2π2π1−sin2θcosθdθ=∫−2π2πcos2θdθ=∫−2π2π21+cos(2θ)dθ
=21[θ+2sin(2θ)]−2π2π=21[(2π+0)−(−2π+0)]=21(π)=2π
Therefore, the double integral is 2π .