6.3 二重积分的计算
总目录 · 笔记整理索引 · 本章索引 · 上一节:6.2 二重积分的极限定义式 · 下一节:6.4 恶心人的积分区域(推荐看视频)
6.3.1 对称性的平移
例 6.4(1999 年数三真题)
💡 【WRITTEN】 例 6.4(1999 年数三真题)
计算二重积分 ∬Dydxdy,其中 D 是由直线 x=−2,y=0,y=2 以及曲线 x=−2y−y2 所围成的平面区域。
例 6.5(1994 年数三真题)
💡 【WRITTEN】 例 6.5(1994 年数三真题)
计算二重积分 ∬D(x+y)dxdy,其中 D={(x,y)∣x2+y2≤x+y+1}。
6.3.2 轮换对称性:本质是“积分结果与变量记号无关”的特殊情况
| 图 6.3-1 引例 1:变量记号无关与微元网格划分 | 图 6.3-2 引例 2:曲顶柱体“面包模型”与轮换对称 |
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例 6.6
💡 【CHOICE】 例 6.6
设区域 D={(x,y)∣x2+y2≤4,x≥0,y≥0},f(x) 为 D 上正值连续函数,a,b 为常数,则 ∬Df(x)+f(y)af(x)+bf(y)dσ=( )
- (A) abπ
- (B) 2abπ
- (C) (a+b)π
- (D) 2a+bπ
例 6.7(2024 超越模拟卷)
💡 【WRITTEN】 例 6.7(2024 超越模拟卷)
设 D 是由直线 y=3x,x=3y 及曲线 xy=1,xy=2 围成的四边形区域(在第一象限)。
(I) 证明:arctanx+arctanx1=2π (x>0);
(II) 计算二重积分 I=∬Dexyarctanxydσ。
例 6.8(2024 数二真题)
💡 【WRITTEN】 例 6.8(2024 数二真题)
设平面有界区域 D 位于第一象限,由曲线 xy=31,xy=3 与直线 y=31x,y=3x 围成,计算 ∬D(1+x−y)dxdy。
6.3.3 对称性的推论
例 6.9(2025 数二真题)
💡 【WRITTEN】 例 6.9(2025 数二真题)
已知平面有界区域 D={(x,y)∣x2+y2≤4x,x2+y2≤4y},计算 ∬D(x−y)2dxdy。
6.3.4 极坐标的平移
例 6.10
💡 【WRITTEN】 例 6.10
计算 ∬D(x+y)dσ,其中 D 由 x2+y2≤x+y 所确定。
6.3.5 直角坐标系下交换积分次序
例 6.11(武忠祥高数讲义)
💡 【WRITTEN】 例 6.11(武忠祥高数讲义)
交换下列累次积分次序:
- I=∫01dy∫y2−y2f(x,y)dx;
- I=∫01dx∫02x−x2f(x,y)dy+∫12dx∫02−xf(x,y)dy;
- I=∫02dx∫x2xf(x,y)dy。
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6.3.6 极坐标系下交换积分次序(推荐看视频)
例 6.12
💡 【WRITTEN】 例 6.12
交换累次积分 I=∫−4π2πdθ∫02acosθf(rcosθ,rsinθ)rdr 的次序(a>0)。
例 6.13(李林 880)
💡 【WRITTEN】 例 6.13(李林 880)
交换积分顺序 I=∫02πdθ∫0asin2θf(rcosθ,rsinθ)rdr (a>0) 为 。
例 6.14(2007 数二数三真题)
💡 【CHOICE】 例 6.14(2007 数二数三真题)
设函数 f(x,y) 连续,则二次积分 ∫2ππdx∫sinx1f(x,y)dy 等于( )
- (A) ∫01dy∫π+arcsinyπf(x,y)dx
- (B) ∫01dy∫π−arcsinyπf(x,y)dx
- (C) ∫01dy∫2ππ+arcsinyf(x,y)dx
- (D) ∫01dy∫2ππ−arcsinyf(x,y)dx
极坐标具体积分交换次序:例 6.14.1(2021 数三真题)
💡 【WRITTEN】 例 6.14.1(2021 数三真题)
设有界区域 D 是圆 x2+y2=1 和直线 y=x 以及 x 轴在第一象限围成的部分。计算二重积分 ∬De(x+y)2(x2−y2)dxdy。
6.3.7 割补法
题型一:分割区间,构造对称性
💡 【WRITTEN】 例 6.15
计算 ∬Dx[1+yf(x2+y2)]dσ,其中 D 是由 y=x3,y=1,x=−1 围成的区域,f(u) 为连续函数。
题型二:绝对值 + 圆,出现不规则区域转化为规则区域
💡 【WRITTEN】 例 6.16
计算 ∬D∣x2+y2−2y∣dσ,其中 D 由 x2+y2≤4 所确定。
例 6.17(2023 数三真题,考研历史上计算量最大的二重积分题)
💡 【WRITTEN】 例 6.17(2023 数三真题)
已知平面区域 D={(x,y)∣(x−1)2+y2≤1},计算二重积分 ∬D∣x2+y2−1∣dxdy。
例 6.18(2022 数一数三真题,专门用来恶心“聪明人”)
💡 【WRITTEN】 例 6.18(2022 数一数三真题)
已知平面区域 D={(x,y)∣y−2≤x≤4−y2,0≤y≤2},计算 I=∬Dx2+y2(x−y)2dxdy。
6.3.8 极坐标转化成直角坐标
例 6.19(高数十八讲)
💡 【WRITTEN】 例 6.19(高数十八讲)
设 D={(r,θ)∣0≤θ≤4π,0≤r≤secθ},\quad 则 ∬D1−(x−y)2dσ= .
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