求曲面z=(x^2+y^2)^0.5与z=1+(1-x^2-y^2)^0.5围成立体的体积?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 22:32:22
求曲面z=(x^2+y^2)^0.5与z=1+(1-x^2-y^2)^0.5围成立体的体积?

求曲面z=(x^2+y^2)^0.5与z=1+(1-x^2-y^2)^0.5围成立体的体积?
求曲面z=(x^2+y^2)^0.5与z=1+(1-x^2-y^2)^0.5围成立体的体积?

求曲面z=(x^2+y^2)^0.5与z=1+(1-x^2-y^2)^0.5围成立体的体积?
曲面1为锥面z²=x²+y²的上半平面
曲面2为球面x²+y²+(z-1)²=1的上半平面
两者相交曲线为x²+y²=1
这个立体相当于冰淇淋的形状
下半个是圆锥
上半个是半球形
用二重积分
体积=∫∫{[1+√(1-x²-y²)]-√(x²+y²)}d∑
(∑是该立体在XOY平面的投影,即∑为x²+y²=1包围的圆面)
用极坐标代换
x=rcost y=rsint 则0<=t<=2π 0<=r<=1 d∑=rdrdt
代入体积表达式得
体积V=∫∫[1+√(1-r²)-r]rdrdt
=∫dt∫[r+r√(1-r²)-r²]dr
=2π*[r²/2 - (1-r²)/3 *√(1-r²) - r³/3]|1,0

x=r*sin(a) y=r*cos(a)
立体分别化成z=r,z=1+(1-r^2)^0.5
这是下半锥形、上半是半球的立体
体积是Pi*r^2*h/3+Pi*r^3*4/3/2 = Pi/3 + Pi*2/3 = Pi
Pi是圆周率