求指导本题解题过程,谢谢您!3-|||-6-|||-8.计算J 2xydσ,其中积分区域D是 由y轴, x+y=3 , y=2x 所围成的闭区域.-|||-3.3
求指导本题解题过程,谢谢您!

题目解答
答案

解析
本题考查二重积分的计算,解题思路是先根据积分区域的边界方程确定积分限,然后将二重积分化为累次积分进行计算。
步骤一:确定积分区域 $D$ 的范围
已知积分区域 $D$ 是由 $y$ 轴(即 $x = 0$),$x + y = 3$(可变形为 $y = 3 - x$),$y = 2x$ 所围成的闭区域。
为了确定 $x$ 和 $y$ 的积分限,我们需要求出这几条直线的交点。
联立$\begin{cases}y = 2x\\x + y = 3\end{cases}$,将 $y = 2x$ 代入 $x + y = 3$ 中,得到 $x + 2x = 3$,即 $3x = 3$,解得 $x = 1$,那么 $y = 2x = 2$,所以交点坐标为$(1, 2)$。
联立$\begin{cases}x = 0\\x + y = 3\end{cases}$,可得交点坐标为$(0, 3)$。
联立$\begin{cases}x = 0\\y = 2x\end{cases}$,可得交点坐标为$(0, 0)$。
因此,积分区域 $D$ 中 $x$ 的取值范围是从 $0$ 到 $1$,对于每个固定的 $x$,$y$ 的取值范围是从 $y = 2x$ 到 $y = 3 - x$。
步骤二:将二重积分化为累次积分
根据上述积分区域的范围,$\iint_{D} 2xy d\sigma$ 可以化为先对 $y$ 积分,再对 $x$ 积分的累次积分,即$\int_{0}^{1}dx\int_{2x}^{3 - x} 2xy dy$。
步骤三:计算内层积分
先计算$\int_{2x}^{3 - x} 2xy dy$,根据积分公式$\int y^n dy = \frac{1}{n + 1}y^{n + 1} + C$($n\neq -1$),这里 $x$ 看作常数,则有:
$\int_{2x}^{3 - x} 2xy dy = 2x\int_{2x}^{3 - x} y dy = 2x\cdot[\frac{1}{2}y^2]_{2x}^{3 - x}$
$= x[(3 - x)^2 - (2x)^2]$
根据完全平方公式$(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2$,将$(3 - x)^2$展开得$9 - 6x + x^2$,则:
$x[(3 - x)^2 - (2x)^2] = x(9 - 6x + x^2 - 4x^2) = x(9 - 6x - 3x^2) = 9x - 6x^2 - 3x^3$
步骤四:计算外层积分
再计算$\int_{0}^{1} (9x - 6x^2 - 3x^3) dx$,根据积分公式$\int x^n dx = \frac{1}{n + 1}x^{n + 1} + C$($n\neq -1$),可得:
$\int_{0}^{1} (9x - 6x^2 - 3x^3) dx = [\frac{9}{2}x^2 - 2x^3 - \frac{3}{4}x^4]_0^1$
$= (\frac{9}{2}\times 1^2 - 2\times 1^3 - \frac{3}{4}\times 1^4) - (\frac{9}{2}\times 0^2 - 2\times 0^3 - \frac{3}{4}\times 0^4)$
$= \frac{9}{2} - 2 - \frac{3}{4}$
通分可得:$\frac{18}{4} - \frac{8}{4} - \frac{3}{4} = \frac{7}{4}$