Matematika2 w12 GM Matematika2 w12 GM

MATEMATIKA 2.
12.HÉT

K ETTŐS INTEGRÁLÁS POLÁRKOORDINÁTÁKKAL

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

2 / 22

K ETTŐS INTEGRÁLÁS POLÁRKOORDINÁTÁKKAL
A területelem polár koordinátákkal:

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3


12. HÉT

3 / 22

K ETTŐS INTEGRÁLÁS POLÁRKOORDINÁTÁKKAL

A területelem polár koordinátákkal:

2

2
∆r
∆r
1
1
rk +
rk −
∆θ −
∆θ

∆Ak =
2
2
2
2
∆θ
=
(2rk ∆r )
2
= rk ∆r ∆θ

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

4 / 22


K ETTŐS INTEGRÁLÁS POLÁRKOORDINÁTÁKKAL

ZZ

f (r , θ)dA = lim

n→∞

T

= lim

n→∞

=

ZZ


X


f (rk , θk )∆Ak

k =1


X

f (rk , θk )rk ∆r ∆θ

k =1

f (r , θ) r drdθ

T

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3


12. HÉT

5 / 22

P ÉLDÁK

Rajzoljuk fel az integrálási tartományt:
Z 4 Z 3π/2
1
f (r , θ)r dθdr
3π/4

0

2

Z

π/2 Z 2/ sin θ


π/4

0

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

f (r , θ)r drdθ

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

6 / 22

P ÉLDÁK

1


Számítsuk ki
1
(x 2 + y 2 )3/2

f (x, y ) =

2

integrálját R felett.
ZZ
2
2
e−x −y dA integrált, ahol D
Számítsuk ki az
2

2

D


az x + y ≤ 4 körlap.
TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

7 / 22

P ÉLDA
Számítsuk ki annak a testnek a térfogatát, melyet
alulról a z = 0 sík, felülről a z = x 2 + y 2 paraboloid
határol, és benne van az x 2 + y 2 = 2x hengerben.
z

x
y
TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5


K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

8 / 22

P ÉLDA

Számítsuk ki annak a testnek a térfogatát, melyet
felülről a z = 1 − x 2 − y 2 paraboloid és a z = 0 sík
határol.

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT


9 / 22

P ÉLDA
Számítsuk ki a pirossal jelölt ”levél” területét, mely
π
r = cos 2θ, −π
4 ≤ θ ≤ 4 egyenlettel adott.

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

K ETTŐS INTEGRÁLÁS
POLÁRKOORDINÁTÁKKAL 15.3

12. HÉT

10 / 22

H ÁRMAS INTEGRÁL
Egy folytonos háromváltozós függvénynek a
háromváltozós tér egy korlátos zárt tartományán vett

integrálját hasonló értelmezzük, mint ahogy egy
kétváltozós függvényz integrálunk a sík egy
tartománya felett.
Ha az értelmezési tartomány egy téglatest, akkor
kisebb téglatestekre daraboljuk, így képezzük a
Riemann-féle közelítő összeget:
Sn =

n
X

f (xk , yk , zk )∆Vk .

k =1

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

11 / 22

H ÁRMAS INTEGRÁL

ZZZ

f (x, y , z) dV = lim

n→∞

T

Alternatív jelölés:

Z

n
X

f (xk , yk , zk )∆Vk

k =1

f dV

T

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

12 / 22

I TERÁLT INTEGRÁL
Ha f (x, y , z) folytonos a
T : a ≤ x ≤ b, c ≤ y ≤ d, p ≤ z ≤ q korlátos, zárt
téglatest-tartományon, akkor
Z

f (x, y , z) dV =

T

Z

q
p

Z

d
c

Z

b

f (x, y , z) dx
a

!

dy

!

dz

Az integrálást más sorrendben is elvégezhetjük.

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

13 / 22

S ZUKCESSZÍV INTEGRÁLÁS
Az integrálási tartomány D lehet két felület közötti
rész. Ekkor
A legbelső integrál határai a két felülethez
tartoznak. A legbelső integrál határai
tartalmazhatják a két külső integrálási változót.
A középső és kölső integrál azt adja meg, hogy
D-nek az xy -síkra vetített árnyékán integrálunk.
A középső integrál határai csak legfeljebb a külső
integrálási változót tartalmazhatja.
A legkülső integrál határai konstansok.

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

14 / 22

P ÉLDÁK
Mely tartomány felett integrálunk?
Z 1 Z 1 Z √1−x 2
1
f (x, y , z) dzdxdy
0

2

3

Z
Z

0

0

0

−1

1Z 1

Z



−1 0

1 Z 1−z 2

1−z 2


− 1−z 2

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

f (x, y , z) dydzdx
Z


0

1−x 2 −z 2

f (x, y , z) dydxdz

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

15 / 22

H ÁRMAS INTEGRÁL

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

H ÁRMAS INTEGRÁL

12. HÉT

16 / 22

A LKALMAZÁSOK : TÉRFOGAT, ÁTLAG

A tér egy korlátos,
RRR zárt T tartományának a
térfogata: V =
dV .
T

1
Az f átlagértéke T -n:
T térfogata

ZZZ

f dV .

T

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

A LKALMAZÁSOK

12. HÉT

17 / 22

P ÉLDA

Számítsuk ki annak a
piramisnak
a
térfogatát, melynek alapja a
z = 0 sík, az oldalai
pedig y = 0, y − x = 4
és
2x + y + z = 10.

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

A LKALMAZÁSOK

12. HÉT

18 / 22

A LKALMAZÁSOK : TÖMEG , TÖMEGKÖZÉPPONT
Tömeg: M =
sűrűség.

ZZZ

δ dV , ahol δ(x, y , z) a

D

Statikai nyomatékok: Myz =
Mxz =
Mxy =

ZZZ

ZZZ D
Z Z ZD

xδ dV
y δ dV
zδ dV

D

Tömegközéppont: x̄ =
TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

Myz
M ,

A LKALMAZÁSOK

ȳ =

Mxz
M ,

z̄ =

Mxy
M
12. HÉT

19 / 22

P ÉLDA

Számítsuk ki annak a piramisnak a tömegét, melynek alapja a z = −6 sík, az
oldalai pedig y = 0, y −x =
4 és 2x + y + x = 4, ha
a sűrűsége δ(x, y , z) = y .

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

A LKALMAZÁSOK

12. HÉT

20 / 22

F ELADATOK

Thomas-féle Kalkulus 15.3–15.5
15.3/ 1–10, 19, 33
15.4/ 7–15, 21, 22, 24–27, 37
15.5/ 13, 14, 15ab

TÖBBES INTEGRÁLOK 15.3–15.5

12. HÉT

21 / 22

KÖSZÖNÖM A
FIGYELMET!