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第36题
计算曲面 $z=\sqrt{x^2+y^2}$ 与 $z=6-x^2-y^2$ 所围成区域的体积。
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答案
$\dfrac{32\pi}{3}$
三重积分(求体积)
极坐标
曲面交线
📋 解题步骤
1
求交线与投影
▼
令 $\sqrt{x^2+y^2}=6-(x^2+y^2)$,设 $z=\sqrt{x^2+y^2}$,则 $z=6-z^2$,解得 $z=2$,投影域 $D_{xy}: x^2+y^2\le 4$。
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2
建立体积积分
▼
$V=\iint_{D_{xy}}\left[(6-x^2-y^2)-\sqrt{x^2+y^2}\right]dxdy$。
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3
极坐标计算
▼
化为极坐标 $V=\int_0^{2\pi}d\theta\int_0^2(6-\rho^2-\rho)\rho\,d\rho=2\pi\int_0^2(6\rho-\rho^3-\rho^2)\,d\rho$。
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4
求值
▼
$2\pi\left[3\rho^2-\frac{\rho^4}{4}-\frac{\rho^3}{3}\right]_0^2=2\pi\cdot\frac{16}{3}=\frac{32\pi}{3}$。
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