请问这道数学题怎么解 谢谢了!

如题所述

积分区间D:0≤x≤2,x≤y≤√3x,1≤y/x≤√3,第一象限,y=x,π/4倾角的斜线与y=√3x,π/3倾角的斜线,x=2围成的△区域。
x=ρcosθ,y=ρsinθ,
0≤ρcosθ≤2,
x≤ρsinθ≤√3x,ρcosθ≤ρsinθ≤√3ρcosθ,
θ在第一象限,1≤tanθ≤√3,π/4≤θ≤π/3,
二重积分还原为微面积格式:
∫∫f(x,y)dσ
D

在极坐标系里面,微面积可以这样取:
位置为(ρ,θ)处,
dσ=ρdθdρ,半径为ρ,圆心为极点的细圆环上面在(ρ,θ)处的一小段。
将D分成扇形部分及余下的另一部分。
以极点O为圆心,ρ=2√2为半径(45°线与x=2的交点),画弧与y=√3x相交于(2√2,π/3)点。得一扇形区域D1,
该区域内部
∫∫f(x,y)dσ=∫∫f(ρcosθ,ρsinθ)ρdθdρ
D1 ρ≤2√2,π/4≤θ≤π/3
=∫(0,2√2)ρdρ∫(π/4,π/3)f(ρcosθ,ρsinθ)dθ

余下区域D2,2√2≤ρ≤2/cosπ/3=4,θ=arccos(2/ρ)~π/3
∫∫f(x,y)dσ=∫∫f(ρcosθ,ρsinθ)ρdθdρ
D2 2√2≤ρ≤4,arccos(2/ρ)≤θ≤π/3
=∫(0,2√2)ρdρ∫(arccos(2/ρ),π/3)f(ρcosθ,ρsinθ)dθ

下面的比较简单,积分区域已经是扇形区域:
x²+y²=ρ²
=∫∫ln(1+ρ²)ρdθdρ
=∫(0,2)ln(1+ρ²)ρdρ∫(0,π/2)dθ
=0.5(π/2)∫(0,2)ln(1+ρ²)d(1+ρ²)
∫lnxdx=xlnx-∫xdlnx=xlnx-∫x.1/xdx=xlnx-x+C
∴上述积分
=(π/4)[(1+ρ²)(ln(1+ρ²)-1)](0,2)
=(π/4)[5(ln5-1)-1(ln1-1)]
=(π/4)(5ln5-4)
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