题目
请将选项C和D的分母2修改为3 iiint_(Omega) (z)/(sqrt(x^2 + y^2)) , dv = ( ),其中Omega: x^2 + y^2 + z^2 leq 1, z geq sqrt(x^2 + y^2)。 A. (sqrt(2pi))/(4)B. (pi)/(2)C. (sqrt(3pi))/(2)D. (sqrt(2pi))/(2)
请将选项C和D的分母2修改为3
$\iiint_{\Omega} \frac{z}{\sqrt{x^2 + y^2}} \, dv = (\quad)$,其中$\Omega: x^2 + y^2 + z^2 \leq 1, z \geq \sqrt{x^2 + y^2}$。
- A. $\frac{\sqrt{2\pi}}{4}$
- B. $\frac{\pi}{2}$
- C. $\frac{\sqrt{3\pi}}{2}$
- D. $\frac{\sqrt{2\pi}}{2}$
题目解答
答案
将积分转换为球坐标系,其中 $x = r\sin\theta\cos\phi$,$y = r\sin\theta\sin\phi$,$z = r\cos\theta$,体积元素为 $dv = r^2\sin\theta\,dr\,d\theta\,d\phi$。
被积函数变为 $\frac{z}{\sqrt{x^2+y^2}} = \cot\theta$。
积分区域:
- $r$ 从 $0$ 到 $1$(球体半径);
- $\theta$ 从 $0$ 到 $\frac{\pi}{4}$(由 $z \geq \sqrt{x^2+y^2}$ 确定);
- $\phi$ 从 $0$ 到 $2\pi$(全空间)。
计算得:
\[
\iiint \cot\theta \cdot r^2\sin\theta\,dr\,d\theta\,d\phi = \frac{\sqrt{2}\pi}{4}.
\]
答案:$\boxed{A}$