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∫∫∫z^2dxdydz,其中Ω是两个球:x^2+y^2+z^2≤R^2和x^2+y^2+z^2≤2Rz(R>0)的公共

来源:学生作业帮 编辑:灵鹊做题网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/04/28 12:48:54
∫∫∫z^2dxdydz,其中Ω是两个球:x^2+y^2+z^2≤R^2和x^2+y^2+z^2≤2Rz(R>0)的公共部分.
答案是(59/480)πr^5
∫∫∫z^2dxdydz,其中Ω是两个球:x^2+y^2+z^2≤R^2和x^2+y^2+z^2≤2Rz(R>0)的公共
很简单嘛,你想用哪个方法做?
用切片法的话就先取横截面
x² + y² + z² = R² 和 x² + y² + z² = 2Rz 的交点是
R² = 2Rz
即z = R/2
所以以平面z = R/2将两个球分开
分别是Ω1和Ω2
设Ω1:x² + y² + z² ≤ R²,z ≥ R/2,上面的球体
设Ω2:x² + y² + z² ≤ 2Rz,z ≤ R/2,下面的球体
对于Ω1,横截面Dz1:x² + y² ≤ R² - z²、R/2 ≤ z ≤ R
对于Ω2,横截面Dz2:x² + y² ≤ 2Rz - z²、0 ≤ z ≤ R/2
因此
∫∫∫Ω z² dxdydz
= ∫∫∫Ω1 + ∫∫∫Ω2
= ∫(R/2→R) z² ∫∫Dz1 dxdydz + ∫(0→R/2) z² ∫∫Dz2 dxdydz
= ∫(R/2→R) z² * π(R² - z²) dz + ∫(0→R/2) z² * π(2Rz - z²) dz
= π∫(R/2→R) (R²z² - z⁴) dz + π∫(0→R/2) (2Rz³ - z⁴) dz
= π[R²z³/3 - z⁵/5]:(R/2→R) + π[Rz⁴/2 - z⁵/5]:(0→R/2)
= π[R⁵/3 - R⁵/5] - π[R⁵/24 - R⁵/160] + π[R⁵/32 - R⁵/160]
= (47/480)πR⁵ + (1/40)πR⁵
= (59/480)πR⁵