×   HOME JAVA NETPLOT OCTAVE Traži ...
  matematika2
Područje integracije u dvostrukom     VIŠESTRUKI INTEGRALI     Polarne koordinate u dvostrukom


Neposredno integriranje u dvostrukom integralu

Promijenite redoslijed integriranja i izračunajte vrijednost integrala

$\displaystyle \int\limits_2^4\int\limits_x^{2x}\frac{y}{x}  dx  dy$.    

Rješenje.

Područje integracije grafički je prikazano na slici 4.2.

Slika: Područje integracije $ D=\{(x,y)\in\mathbb{R}^2:2\le x\le 4,\quad x\le y\le 2x\}$ .
\begin{figure}
\begin{center}
\epsfig{file=sl16_dvostruki_integral.eps, width=8cm}
\end{center}
\end{figure}
Promijenimo redoslijed integriranja. U tom slučaju integriramo po uniji dvaju područja (slika 4.3):

$\displaystyle D_1=\{(x,y)\in\mathbb{R}^2:2\le y\le 4,\quad 2\le x\le y\}$,    

i

$\displaystyle D_2=\{(x,y)\in\mathbb{R}^2:4\le y\le 8,\quad \frac{y}{2}\le x\le 4\}$.    

Slika: Područje integracije $ D=D_1\cup D_2=\{(x,y)\in\mathbb{R}^2:2\le y\le 4,\quad 2\le x\le y\}
\cup \{(x,y)\in\mathbb{R}^2:4\le y\le 8,\quad \frac{y}{2}\le x\le 4\}$ .
\begin{figure}
\begin{center}
\epsfig{file=sl17_dvostruki_integral.eps, width=8cm}
\end{center}
\end{figure}

Izračunajmo vrijednost integrala uzastopnim računanjem dvaju jednostrukih integrala uz pomoć Newton-Leibnitzove formule ( [*][M2, poglavlje 2.2]):

$\displaystyle I=\int\limits_2^4\int\limits_x^{2x}\frac{y}{x}  dx  dy$ $\displaystyle =
 \int\limits_2^4 y  dy\int\limits_2^{y}\frac{dx}{x}+\int\limits_4^8 y  dy\int\limits_{\frac{y}{2}}^{4}\frac{dx}{x}$    
  $\displaystyle =\int\limits_2^4 y  dy\ln \vert x\vert\bigg\vert_2^y+\int\limits_4^8 y  dy\ln \vert x\vert\bigg\vert_{\frac{y}{2}}^{4}$    
  $\displaystyle =\int\limits_2^4 y\left(\ln \vert y\vert-\ln 2\right)  dy+\int\limits_4^8 y\left(\ln 4-\ln \frac{\vert y\vert}{2}\right)  dy$    
  $\displaystyle \overset{y>0}{=}\int\limits_2^4 y\ln \frac{y}{2}  dy+\ln 4\int\limits_4^8 y  dy-\int\limits_4^8 y\ln \frac{y}{2}  dy.$    

Budući je

$\displaystyle \int y\ln \frac{y}{2}  dy$ $\displaystyle =\left\{\begin{array}{cc} u=\ln\frac{y}{2} & du=\frac{2}{y}\frac{1}{2}  dy=\frac{dy}{y} 
 dv=y  dy \quad & v=\frac{y^2}{2}\end{array}\right\}$    
  $\displaystyle =\frac{y^2}{2}\ln\frac{y}{2}-\int \frac{y^2}{2}\frac{1}{y}  dy=\frac{y^2}{2}\ln\frac{y}{2}-\frac{y^2}{4}+C$   ,    

imamo

$\displaystyle I$ $\displaystyle =\left(\frac{y^2}{2}\ln\frac{y}{2}-\frac{y^2}{4}\right)\bigg\vert...
...g\vert_4^8-\left(\frac{y^2}{2}\ln\frac{y}{2}-\frac{y^2}{4}\right)\bigg\vert_4^8$    
  $\displaystyle =8\ln 2-4-\left(2\ln 1-1\right)+32\ln 4-8\ln 4-\left(32\ln 4-16\right)+\left(8\ln 2-4\right)$    
  $\displaystyle =8\ln 2-4+1+32\ln 4-16\ln 2-32\ln 4+16+8\ln 2-4=9.$    


Područje integracije u dvostrukom     VIŠESTRUKI INTEGRALI     Polarne koordinate u dvostrukom