全部书籍

专业

应用 关于 Coach 登录 开始阅读

书籍暂未推出简体中文版——当前显示 العربية 版。

الرياضيات · 术语表

什么是 المناطق الأولية?

又称: مساحة منطقة مستوية

تعريف 20.11 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · 第 20 章 — التكاملات المنحنية والتكاملات المتعددة

تكون المنطقة D⊆R2D \subseteq \R^2 أولية بالنسبة إلى yy إذا كانت

D={(x,y):a≤x≤b, φ1(x)≤y≤φ2(x)}D = \{(x, y) : a \leq x \leq b,\ \varphi_1(x) \leq y \leq \varphi_2(x)\}

مع φ1≤φ2\varphi_1 \leq \varphi_2 متصلتين على [a,b][a,b] (والأولية بالنسبة إلى xx: بالتناظر). ومن أجل ff متصلة على منطقة DD أولية بالنسبة إلى yy،

∬Df=∫ab(∫φ1(x)φ2(x)f(x,y)  ⁣dy) ⁣dx,\iint_D f = \int_a^b\Bigl( \int_{\varphi_1(x)}^{\varphi_2(x)} f(x,y)\,\dd y\Bigr)\dd x ,

ونتحقق (بتمديد ff بحجة تقريب، أو بالتجزئة) من أن التكاملين المكررين يتطابقان عندما تكون DD أولية في الاتجاهين. وتعالَج المناطق المقسومة إلى عدد منته من القطع الأولية بالجمعية، وتكون مساحة DD هي Area⁡(D)=∬D1\operatorname {Area}(D) = \iint_D 1.

示例

مثال 20.12

على المثلث D={0≤x≤1, 0≤y≤x}D = \{0 \leq x \leq 1,\ 0 \leq y \leq x\}:

∬Dxy  ⁣dx  ⁣dy=∫01x(∫0xy  ⁣dy) ⁣dx=∫01x⋅x22  ⁣dx=18.\iint_D xy \,\dd x\,\dd y = \int_0^1 x\Bigl(\int_0^x y\,\dd y\Bigr)\dd x = \int_0^1 x\cdot\frac{x^2}{2}\,\dd x = \frac18 .

وبتبديل الترتيب (xx من yy إلى 11): ∫01y(∫y1x  ⁣dx) ⁣dy=∫01y 1−y22  ⁣dy=18\int_0^1 y\bigl(\int_y^1 x\,\dd x\bigr)\dd y = \int_0^1 y\,\frac{1 - y^2}{2}\,\dd y = \frac18 — القيمة نفسها، بحساب مختلف: فحسن اختيار ترتيب المكاملة نصف الحرفة.

مثال 20.13 (عندما ينجح ترتيب واحد فقط)

احسب I=∫01 ⁣ ⁣∫x1ey2  ⁣dy  ⁣dxI = \displaystyle\int_0^1\!\!\int_x^1 \eu^{y^2}\,\dd y\,\dd x. فكما هو مكتوب، ليس للتكامل الداخلي ∫ey2 ⁣dy\int\eu^{y^2}\dd y دالة أصلية أولية: ويتوقف الحساب. لكن المنطقة هي المثلث 0≤x≤y≤10 \leq x \leq y \leq 1، وهو أولي في الاتجاهين؛ وبتبديل الترتيب،

I=∫01 ⁣ ⁣∫0yey2  ⁣dx  ⁣dy=∫01y ey2  ⁣dy=[12ey2]01=e−12.I = \int_0^1\!\!\int_0^y \eu^{y^2}\,\dd x\,\dd y = \int_0^1 y\,\eu^{y^2}\,\dd y = \Bigl[\tfrac12\eu^{y^2}\Bigr]_0^1 = \frac{\eu - 1}{2} .

لم يظهر المتغير الداخلي xx في أي موضع من الدالة تحت التكامل، ومنه فإن مكاملته أولا أنتجت بالضبط العامل yy الذي يجعل التكامل الخارجي فوريا. والعبرة: فوبيني ليست مجرد ترخيص بالتكرار — بل هي ترخيص بالاختيار، والترتيب الصحيح قد يحول تكاملا مستحيلا إلى سطر واحد. فارسم المنطقة دائما واقرأ وصفيها قبل البدء.

مثال 20.18 (تغييرات المتغيرات الأفينية)

من أجل تطبيق أفيني Φ(u,v)=M(u,v)T+C\Phi(u, v) = M(u, v)^{\mathsf T} + C مع MM قابلة للقلب، يكون الجاكوبي هو المصفوفة الثابتة MM: ومنه تُضرب المساحات في العامل الثابت ∣det⁡M∣\abs{\det M} — فالوعد المقطوع في الفصل 17 صار الآن مبرهنة. واستعمالان فوريان. فالأهليلج x2a2+y2b2≤1\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} \leq 1 هو صورة قرص الوحدة بالتطبيق (u,v)↦(au,bv)(u, v) \mapsto (au, bv)، ومنه فمساحته ab⋅πab \cdot \pi — دون أي حساب. ومن أجل تكامل f(x+y)f(x + y) على المربع K=[0, 1]2K = \intcc01^2، يحول القصّ Φ(u,v)=(u−v,v)\Phi(u, v) = (u - v, v) (ومحدده 11) التكامل إلى تكامل f(u)f(u) على متوازي أضلاع، تشرّحه مبرهنة فوبيني عند uu ثابت: فمع f=exp⁡f = \exp،

∬Kex+y  ⁣dx  ⁣dy=(∫01ex  ⁣dx)2=(e−1)2,\iint_K \eu^{x+y}\,\dd x\,\dd y = \Bigl(\int_0^1 \eu^x\,\dd x\Bigr)^2 = (\eu - 1)^2,

كما تؤكد البنية الجدائية. واختيار إحداثيات ملائمة للدالة تحت التكامل — لا للمنطقة — هو النصف الآخر من الحرفة.

在原文中阅读 ←