怎么看輪換對稱積分 都說利用輪換對稱性計算積分,可我怎么判斷他是否具有輪換對稱性,對輪換對稱性的判斷我很模糊

瀟灑走一回2022-09-07 10:10:241698

積分區(qū)域的輪換對稱性的條件,關(guān)于積分區(qū)域的輪換對稱性問,二重積分:有一題說被積函數(shù)[af(x)+bf(y)]/f(x)+f(y)是輪換對稱的,為什呢,怎么看?都說利用輪換對稱性計算積分,可我怎么判斷他是否具有輪換對稱性,對輪換對稱性的判斷我很模糊?如何證明重積分輪換對稱性?請問這道二重積分題,如何確定有輪換對稱性的?

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積分區(qū)域的輪換對稱性的條件

坐標的輪換對稱性,簡單的說就是將坐標軸重新命名,如果積分區(qū)間的函數(shù)表達不變,則被積函數(shù)中的x,y,z也同樣作變化后,積分值保持不變。

(1) 對于曲面積分,積分曲面為u(x,y,z)=0,如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,z,x后,u(y,z,x)仍等于0,即u(y,z,x)=0, 也就是積分曲面的方程沒有變,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(y,z,x)dS;如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,x,z后,u(y,x,z)=0,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(y,x,z)dS;如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成z,x,y后,u(z,x,y)=0,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(z,x,y)dS ,同樣可以進行多種其它的變換。

(2) 對于第二類曲面積分只是將dxdy也同時變換即可。比如:如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,z,x后,u(y,z,x)=0,那么在這個曲面上的積 分 ∫∫f(x,y,z)dxdy=∫∫f(y,z,x)dydz,∫∫f(x,y,z)dydz=∫∫f(y,z,x)dzdx, ∫∫f(x,y,z)dzdx=∫∫f(y,z,x)dxdy.

(3) 將1中積分曲面中的z去掉,就變成了曲線積分滿足的輪換對稱性:積分曲線為u(x,y)=0,如果將函數(shù)u(x,y)=0中的x,y換成y,x后,仍滿足u(y,x)= 0,那么在這個曲線上的積分 ∫∫f(x,y)ds=∫∫f(y,x)ds;實際上如果將函數(shù)u(x,y)=0中的x,y換成y,x后,仍滿足u(y,x)=0,則意味著積分曲線關(guān)于直線y=x對稱 。第二類和(2)總結(jié)相同。

(4) 二重積分和三重積分都和(1)的解釋類似,也是看積分域函數(shù)將x,y,z更換順序后,相當于將坐標軸重新命名,積分取間沒有發(fā)生變化,則被積函數(shù)作相應(yīng)變換后,積分值不變。

注意兩點,一是被積函數(shù)關(guān)于某一變量的奇偶性,二是看一下積分區(qū)域,是否關(guān)于該變量坐標軸兩邊對稱。

比如說2維空間,如果被積函數(shù)是X的積函數(shù),那么考察積分區(qū)域,是否關(guān)于Y對稱。如果想要考察X,Y坐標是否可對換,那么就需要考察積分區(qū)域是否關(guān)于y=x對稱。

三維空間類似,如果被積函數(shù)是X的積函數(shù),那么考察積分區(qū)域,看一下是否關(guān)于YZ平面對稱。所謂的輪換對稱,如果要滿足的話,就需要三者之間都可互換了。

但是要注意,這里有一個特殊情況,就是對坐標的曲面積分,例如∫∫X^2dydz,如果x^2是關(guān)于YZ平面對稱,x^2是偶函數(shù),則這個積分是零,原因是對于坐標的曲面積分,前面和后面的積分符號剛好相反。

關(guān)于積分區(qū)域的輪換對稱性問

簡單的說就是 x y z 三個變量依次往后輪換,所給出的表達式不變,

比如給出積分區(qū)域f(x,y,z)=x+y+z 則 三個變量互換位置后仍然和原來的表達式相同,這就是輪換對稱。

二重積分:有一題說被積函數(shù)[af(x)+bf(y)]/f(x)+f(y)是輪換對稱的,為什呢,怎么看

將表達中的x與y對換,如果還與原來相同就是輪換對稱的

積分區(qū)域D:0<=X<=1,0<=,Y<=1關(guān)于y=x對稱就可以用輪換對稱性了

都說利用輪換對稱性計算積分,可我怎么判斷他是否具有輪換對稱性,對輪換對稱性的判斷我很模糊

利用輪換的定義,將變量x和y互換,得到的結(jié)果還是和原先的是一樣的就有輪換對成性。比如告訴你個關(guān)于x,y,z的函數(shù),但你發(fā)現(xiàn)其中的x,y,z互相交換并不改變函數(shù)的值,如x+y+z=1.則x,y,z具有輪換對稱性,這樣解題的時候就可以利用,比如讓你求x,你就可以寫成1/3倍的(x+y+z)

如何證明重積分輪換對稱性

(1) 對于曲面積分,積分曲面為u(x,y,z)=0,如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,z,x后,u(y,z,x)仍等于0,即u(y,z,x)=0, 也就是積分曲面的方程沒有變,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(y,z,x)dS;如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,x,z后,u(y,x,z)=0,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(y,x,z)dS;如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成z,x,y后,u(z,x,y)=0,那么在這個曲面上的積分 ∫∫f(x,y,z)dS=∫∫f(z,x,y)dS ,同樣可以進行多種其它的變換。

(2) 對于第二類曲面積分只是將dxdy也同時變換即可 ,比如:如果將函數(shù)u(x,y,z)=0中的x,y,z換成y,z,x后,u(y,z,x)=0,那么在這個曲面上的積 分 ∫∫f(x,y,z)dxdy=∫∫f(y,z,x)dydz,∫∫f(x,y,z)dydz=∫∫f(y,z,x)dzdx, ∫∫f(x,y,z)dzdx=∫∫f(y,z,x)dxdy。

(3) 將(1)中積分曲面中的z去掉,就變成了曲線積分滿足的輪換對稱性:積分曲線為u(x,y)=0,如果將函數(shù)u(x,y)=0中的x,y換成y,x后,仍滿足u(y,x)= 0,那么在這個曲線上的積分 ∫f(x,y)ds=∫f(y,x)ds;實際上如果將函數(shù)u(x,y)=0中的x,y換成y,x后,仍滿足u(y,x)=0,則意味著積分曲線關(guān)于直線y=x對稱 。第二類三維空間的曲線積分跟(2)總結(jié)相同同。但第二類平面上的曲線積分不同∫f(x,y)dx=-∫f(y,x)dy.(注意前面多了一個負號)

(4) 二重積分和三重積分都和(1)的解釋類似,也是看積分域函數(shù)將x,y,z更換順序后,相當于將坐標軸重新命名,積分區(qū)間沒有發(fā)生變化,則被積函數(shù)作相應(yīng)變換后,積分值不變。

請問這道二重積分題,如何確定有輪換對稱性的?

你舉的例子,積分區(qū)域不關(guān)于y=x對稱,不具有輪換對稱性,除非補充定義,把下半部分算上去

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標簽: 數(shù)學

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