极坐标定积分怎么求

2024-12-14 17:53:02
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在极坐标系中,定积分的计算方法如下:

曲线周长积分

对于曲线周长,积分公式为:

$$L = int_{theta_1}^{theta_2} r , dtheta$$

其中,$r$ 是极径,$theta$ 是极角,积分区间为 $[theta_1, theta_2]$。

面积积分

对于面积,积分公式为:

$$A = int_{theta_1}^{theta_2} frac{1}{2} r^2 , dtheta$$

或者,如果曲线方程为 $r = f(theta)$,则面积积分公式为:

$$A = int_{theta_1}^{theta_2} frac{1}{2} f(theta)^2 , dtheta$$

特殊情况下的积分

对于特定形状的图形,如圆或扇形,积分区间可以根据图形特点确定。例如,一个半径为 $R$ 的圆在角度范围 $[theta_1, theta_2]$ 内的面积可以通过以下公式计算:

$$A = frac{1}{2} R^2 (theta_2 - theta_1)$$

对于曲线 $y = r sin theta$,面积可以通过以下公式计算:

$$A = int_{theta_1}^{theta_2} r^2 sin theta , dtheta$$

极坐标下的弧长

对于曲线弧长,积分公式为:

$$L = int_{theta_1}^{theta_2} sqrt{r^2 + left(frac{dr}{dtheta}right)^2} , dtheta$$

极坐标下的线积分

对于线积分,积分公式为:

$$oint_{partial D} f(x, y) , dvec{r} = int_{theta_1}^{theta_2} int_{r_1}^{r_2} f(r cos theta, r sin theta) sqrt{r^2 + left(frac{dr}{dtheta}right)^2} , r , dr , dtheta$$

其中,$D$ 是由曲线围成的区域,$partial D$ 是区域的边界。

以上是极坐标系中定积分的基本计算方法。请根据具体问题选择合适的公式进行计算