Volym och dubbelintegraler över en rektangel

Relevanta dokument
Dubbelintegraler och volymberäkning

9 Dubbelintegralens definition

13 Generaliserade dubbelintegraler

9. Bestämda integraler

KOMPLETTERANDE MATERIAL TILL KURSEN MATEMATIK II, MATEMATISK ANALYS DEL A VT 2015

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1

SF1625 Envariabelanalys

19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 08 13

SF1625 Envariabelanalys

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

f(x)dx definieras som arean av ytan som begränsas av y = f(t), y = 0, t = a och t = b, se figur.

Generaliserade integraler

Sats 3: Egenskaper. (a) (b) f(x) dx = 2 f(x) dx. (c) (Af(x) + Bg(x))dx. g(x) dx = A. (d) (e) Om a b och f(x) g(x) (f) Triangelolikheten: Om a b

Mängder i R n. Funktioner från R n till R p

Läsanvisningar för MATEMATIK I, ANALYS

Inför tentamen i Analys I och II, TNA008

Integraler. 1 Inledning. 2 Beräkningsmetoder. CTH/GU LABORATION 2 MVE /2013 Matematiska vetenskaper

Tavelpresentation grupp 5E

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Analys 360 En webbaserad analyskurs Grundbok. Integralkalkyl. MatematikCentrum LTH

1 Inledning 2. 2 Måttet av en öppen mängd 3. 3 Integralen av en kontinuerlig funktion 9. 4 Jämförelse med Riemannintegralen 14

Vilken rät linje passar bäst till givna datapunkter?

Mat Grundkurs i matematik 1, del II

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

1.1 Sfäriska koordinater

Integraler och statistik

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE.

Tillämpning av integraler

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

Mat Grundkurs i matematik 1, del III

14 Trippelintegraler integration av funktioner av tre variabler

UPPTÄCK OCH DEFINIERA SAMBANDET MELLAN TVÅ OMRÅDEN SOM DELAS AV GRAFEN TILL EN POTENSFUNKTION

ENVARIABELANALYS - ETT KOMPLEMENT

Gauss och Stokes analoga satser och fältsingulariteter: källor och virvlar Mats Persson

Integralen. f(x) dx exakt utan man får nöja sig med att beräkna

Föreläsning 7: Trigonometri

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 16-17, 2010:

Topologi och konvergens

Geometri. 4. Fyra kopior av en rätvinklig triangel kan alltid sättas ihop till en kvadrat med hål som i följande figur varför?

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Volum av rotationskroppar. Båglängd, rotationsytor. Adams 7.1, 7.2, 7.3

Analys 360 En webbaserad analyskurs Grundbok. X. Integralkalkyl. MatematikCentrum LTH

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Uppgiftssamling 5B1493, lektionerna 1 6. Lektion 1

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±.

Om konvergens av funktionsföljder

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

10. Tillämpningar av integraler

6 Greens formel, Stokes sats och lite därtill

Sammanfattning, Dag 9

Area([a; b] [c; d])) = (b a)(d c)

Läsanvisningar till kapitel

24 Integraler av masstyp

Diskreta stokastiska variabler

Kvalificeringstävling den 2 oktober 2007

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 21, 27/1 2010:

Induktion LCB 2000/2001

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

Stokastiska variabler

Inledande kurs i matematik, avsnitt P.6. Vi ritar upp enhetscirkeln och vinkeln 2π 3.

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

SIGNALER OCH SYSTEM II LEKTION 2 / MATEMATISK LEKTION 1. Fredrik Andréasson. Department of Mathematics, KTH

ENVARIABELANALYS, DEL 2 TOMAS SJÖDIN

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 1

FÖRELÄSNING 3 ANALYS MN1 DISTANS HT06

Numerisk Integration En inledning för Z1


Ï x: 0 Æ 1 Ì [ ] y > 0, 0 < y <1 y växande, 0 < y < 1

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM. LÄNGDEN AV EN VEKTOR. AVSTÅND MELLEN TVÅ PUNKTER. MITTPUNKT. TYNGDPUNKT. SFÄR OCH KLOT.

Föreläsningsmanus i matematisk statistik för lantmätare, vecka 3 och 4 HT07

Användande av formler för balk på elastiskt underlag

Appendix. De plana triangelsatserna. D c

Finaltävling den 20 november 2010

Associativa lagen för multiplikation: (ab)c = a(bc). Kommutativa lagen för multiplikation: ab = ba.

Matematisk statistik för B, K, N, BME och Kemister

TATA42: Föreläsning 11 Kurvlängd, area och volym

Grundläggande matematisk statistik

Byt till den tjocka linsen och bestäm dess brännvidd.

FEM2: Randvärdesproblem och finita elementmetoden i flera variabler

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Kontinuerliga variabler

9. Vektorrum (linjära rum)

TATA42: Tips inför tentan

Sfärisk trigonometri

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen T Erlandsson

Spelteori: En studie av hur pokerproblemet delvis lösts. Mika Gustafsson

Komplexa tal. j 2 = 1

TILLÄMPNINGAR AV INTEGRALER. VOLYMBERÄKNING.

Analys grundkurs B lab 1. Stefan Gustafsson Per Jönsson Fakulteten för Teknik och Samhälle, 2013

Kan det vara möjligt att med endast

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2016, kl. 8:00-12:00

Teorifrå gor kåp

MS-A0509 Grundkurs i sannolikhetskalkyl och statistik Sammanfattning, del I

Transkript:

Volym oh dubbelintegrler över en rektngel All funktioner nedn nts vr kontinuerlig. Om f (x i intervllet [, b], så är ren v mängden {(x, y : y f (x, x b} lik med integrlen b f (x dx. Låt = [, b] [, d] = {(x, y : x b, y d} oh låt f (x, y i. Nu vill vi bestämm volymen v den tredimensionell mängden Ω = {(x, y, z : z f (x, y, (x, y }.

Fixerr vi ett x, så hr mängden {(y, z : z f (x, y, y d} en re som är beroende v vlet v x oh som vi beteknr med A(x. På bilden ovn är A(x ren v den (strekde vertikl ytn som ligger längst bort från oss.

Om x är litet, så är volymen v den del v kroppen som ligger melln x oh x + x ungefär lik med A(xx. Dett leder till volymformeln V = Men A(x = d f (x, y dy, så V = b b A(x dx. ( d f (x, y dy dx. Eftersom det går tt kst om rollern melln x oh y, får vi slutligen b ( d d ( b V = f (x, y dy dx = f (x, y dx dy Uttryken ovn klls för itererde enkelintegrler.

I envribelfllet, om mn inte ntr tt f, så får mn re med teken : mn får ren med plusteken v den delen där f > oh ren med minusteken v den delen där f <, dvs. v den delen som ligger under x-xeln. Motsvrnde gäller i tvåvribelfllet: mn får minus volymen v den delen där f <, dvs. v den delen som ligger under xy-plnet. Om mn inte vill gör en koppling till volymen, så definerr mn dubbelintegrlen v f över rektngeln som ettder v de itererde enkelintegrlern b ( d f (x, y dy dx oh d ( b Dubbelintegrlen betekns med symbolen f (x, y dx dy. f (x, y dxdy.

Vnligtvis definierr mn dubbelintegrlen på ett nnt sätt oh sedn visr mn tt om f är kontinuerlig, så är b ( d f (x, y dxdy = f (x, y dy dx d ( b = f (x, y dx dy. Exempel. Beräkn x 2 y dxdy, där = [, 1] [, 2]. 1 Vi integrerr m..p. x först. x 2 y dx = [ x 3 y/3 ] x=1 = y/3. x= 2 Så x 2 y dxdy = y/3 dy = [y 2 /6] 2 = 2/3.

Integrerr vi m..p. y först, får vi 1 ( 2 x 2 y dxdy = x 2 y dy dx = 1 [ x 2 y 2 /2 ] 1 y=2 dx = 2x 2 dx = [2x 3 /3] 1 y= = 2/3. Här spelr det ingen roll om mn integrerr m..p. x eller y först men iblnd kn det gör det. Exempel. Beräkn xe xy dxdy, där = [, 1] [, 2]. 2 Så xe xy dy = [xy = t, x dy = dt] = xe xy dxdy = 1 (e 2x 1 dx = 2x e t dt = e 2x 1. [ ] 1 1 2 e2x x = e2 2 3 2. Att integrer m..p. x först är svårre eftersom det kräver en prtilintegrtion (oh även y-integrlen blir sedn svårre tt beräkn.

Om f (x, y = g(xh(y oh = [, b] [, d], så är f (x, y dxdy = g(xh(y dxdy = d ( b g(xh(y dx dy = [bryt ut h(y] = d ( b b d h(y g(x dx dy = g(x dx h(y dy. Alltså får vi g(xh(y dxdy = Exempel. Beräkn [,1] [2,4] b Eftersom xe x+y = xe x e y, får vi 1 xe x+y dxdy = xe x dx [,1] [2,4] g(x dx xe x+y dxdy. 4 2 d e y dy. h(y dy

Dubbelintegrler över mer generell områden Låt D vr en kompkt mängd oh låt f vr definierd oh kontinuerlig på D. Mn kn då välj = [, b] [, d] så tt D. Definier nu f D (x, y = f (x, y för ll (x, y D oh f (x, y = för övrig (x, y. Definier sedn f (x, y dxdy = f D (x, y dxdy D förutstt tt uttryket i högerledet är meningsfullt (f klls då integrerbr över D. Observer tt f D oftst är diskontinuerlig på rnden till D - den är fktiskt kontinuerlig enbrt i de rndpunkter där f =. Det visr sig dok tt för en stor klss v områden D är f integrerbr om den är kontinuerlig i D oh dubbelintegrlen kn beräkns genom itererd integrtion.

Sts. Låt f vr kontinuerlig i D. (i Om D = {(x, y : α(x y β(x, x b}, där α, β är kontinuerlig funktioner, så är f integrerbr över D oh ( b β(x f (x, y dxdy = f (x, y dy dx. D α(x (ii Om D = {(x, y : φ(y x ψ(y, y d}, där φ, ψ är kontinuerlig funktioner, så är f integrerbr över D oh ( d ψ(y f (x, y dxdy = f (x, y dx dy. D φ(y Mängden D i (i klls för ett område v intervlltyp i y-led oh i (ii ett område v intervlltyp i x-led.

Här är ett exempel på område v intervlltyp i y-led: När mn integrerr m..p. y, så är x fixert. Mn går in i området vid den nederst röd pilen oh går ur området vid den överst, dvs. mn integrerr över linjestyket α(x y β(x. Därför blir den inre integrlen lik med β(x α(x f (x, y dy. Sedn får mn t ll linjestyken för ll olik x [, b].

( b β(x Dett ger f (x, y dxdy = f (x, y dy dx. D α(x Ett exempel på område v intervlltyp i x-led: Vid integrtion m..p. x går mn in i området då x = φ(y oh går ur då x = ψ(y. Därför blir den inre integrlen lik med ψ(y φ(y f (x, y dx den här gången.

Exempel. Beräkn dubbelintegrlen I = är tringeln med hörn i (,, (2, oh (, 2. Det underlättr om mn ritr en figur: D e x+y dxdy, där D Vi integrerr m..p. y först. I = 2 [e x e y ] y=2 x y= dx = 2 2 ( 2 x (e x e 2 x e x dx = e x e y dy 2 dx = (e 2 e x dx

= [e 2 x e x ] 2 = e 2 + 1. Vi kunde lik gärn h integrert m..p. x först. OBS! Ett vnligt förekommnde llvrligt fel är tt mn skriver 2 ( 2 om integrlen som e x+y dxdy = e x e y dy dx. D Då hr mn inte integrert över området D utn över det större området som är kvdrten [, 2] [, 2]. Ett nnt vnligt förekommnde fel: 2 2 x e x+y dxdy = e x dx e y dy = (e 2 1(e 2 x 1. D Då hr mn inte fått integrlens värde utn en funktion v x (integrlens värde skll ju vr ett tl.

sin y Exempel. Beräkn dubbelintegrlen I = dxdy, där D y D är tringeln med hörn i (,, (, 2π oh (π, 2π. π ( 2π dy dx. sin y Integrerr vi m..p. y först, får vi I = 2x y Men (sin y/y hr ingen primitiv funktion som kn uttryks i (ändligt mång elementär funktioner. Så vi fstnr.

Integrerr vi m..p. x först, får vi ( 2π y/2 sin y I = dx dy = y 1 2 2π sin y dy =. 2π [ x sin y ] x=y/2 dy = y x=

De områden D som i prktiken förekommer är oftst ntingen v intervlltyp eller kn dels in i sådn områden. Nedn följer ett exempel: Områden D 1 -D 4 är v intervlltyp i y-led oh integrlen över D (det blå området blir lik med summn v integrlern över D 1 -D 4.