Проанализируйте разность подходов при определении площади сложной фигуры: метод интегрирования по ординате против разбиения на простые фигуры; приведите пример фигуры, где один метод даст значительно проще вычисления, и объясните почему

17 Ноя в 09:52
2 +2
0
Ответы
1
Коротко о различиях:
- Интегрирование по ординате (по yyy) удобно, если границы фигуры задаются явно как x=g1(y)x=g_1(y)x=g1 (y) и x=g2(y)x=g_2(y)x=g2 (y) (левый/правый контуры). Тогда площадь выражается одной интегральной формулой A=∫y1y2(g2(y)−g1(y)) dy\displaystyle A=\int_{y_1}^{y_2}\big(g_2(y)-g_1(y)\big)\,dyA=y1 y2 (g2 (y)g1 (y))dy.
- Разбиение на простые фигуры удобно, когда границы — отрезки/треугольники/круги и можно точно покрыть фигуру конечным числом таких частей; для криволинейных краёв это либо громоздко, либо даёт приближение.
- Интегрирование по абсциссе (по xxx) предпочтительнее, если границы заданы как y=f1(x)y=f_1(x)y=f1 (x), y=f2(x)y=f_2(x)y=f2 (x). Часто при выборе «вертикальных» сечений требуется разбиение области по значениям xxx (несколько интегралов), тогда вычисления усложняются.
Пример, где интегрирование по yyy заметно проще:
Рассмотрим область DDD, ограниченную кривыми
x=y2иx=2−y2. x=y^2\quad\text{и}\quad x=2-y^2.
x=y2иx=2y2.
Точки пересечения при y2=2−y2y^2=2-y^2y2=2y2 дают y=±1y=\pm1y=±1. Площадь через интегрирование по yyy:
A=∫−11((2−y2)−y2) dy=∫−11(2−2y2) dy=[2y−23y3]−11=83. A=\int_{-1}^{1}\big((2-y^2)-y^2\big)\,dy=\int_{-1}^{1}(2-2y^2)\,dy
= \Big[2y-\tfrac{2}{3}y^3\Big]_{-1}^{1}=\tfrac{8}{3}.
A=11 ((2y2)y2)dy=11 (22y2)dy=[2y32 y3]11 =38 .
Если пытаться интегрировать по xxx, нужно разделить область на два участка по xxx (в точке x=1x=1x=1), поскольку для 0≤x≤10\le x\le10x1 вертикальная сечение даёт y∈[−x,x]y\in[-\sqrt{x},\sqrt{x}]y[x ,x ], а для 1≤x≤21\le x\le21x2y∈[−2−x,2−x]y\in[-\sqrt{2-x},\sqrt{2-x}]y[2x ,2x ]. Тогда
A=∫012x dx+∫1222−x dx, A=\int_{0}^{1}2\sqrt{x}\,dx+\int_{1}^{2}2\sqrt{2-x}\,dx,
A=01 2x dx+12 22x dx,
что требует двух интегралов (хотя в итоге даёт тот же результат 83\tfrac{8}{3}38 ). Поэтому в этом примере интегрирование по yyy короче и нагляднее: границы заданы как функции x=g(y)x=g(y)x=g(y), и требуется один интеграл, тогда как по xxx нужен разбиение по интервалам.
17 Ноя в 10:03
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир