15.9-bo'lim : Er yuzasi
2. \(z = 13 - 4{x^2} - 4{y^2}\) ning \(x \le 0\) va \(y \le 0\) bilan \(z = 1\) ustidagi qismining sirt maydonini aniqlang.
Yechim
Xo'sh, keling, biz nima bilan shug'ullanayotganimizni his qilishimiz uchun sirtning qisqacha eskizidan boshlaylik.


Biz "an'anaviy" o'qlar to'plami bilan bir qatorda "quti" o'qlari to'plami bilan eskizlarni berdik, bu sirtni ingl.
Biz kutayotgan sirt elliptik paraboloidning (eskizdagi apelsin yuzasi) \(z = 1\) dan yuqori va 3-banddagi qismidir.rd \(xy\) tekisligi kvadranti. Ko'k rangli "devorlar" shunchaki sirtni ko'rishga yordam beradigan mos yozuvlar ramkasini ta'minlash uchun mavjud va aslida bizni qiziqtiradigan sirtning bir qismi emas.
2-qadam
Sirt maydoni uchun integral,
\[S = \iint\limits_{D}{{\sqrt {{{\left[ { - 8x} \right]}^2} + {{\left[ { - 8y} \right]}^2} + 1} \,dA}} = \iint\limits_{D}{{\sqrt {64{x^2} + 64{y^2} + 1} \,dA}}\]3-qadam
Endi, oxirgi bosqichda aytilganidek, \(D\) \(xy\) tekisligida bo'lishi kerak va u aylana mintaqa bo'lishi (umid qilamanki) juda aniq bo'lishi kerak. Agar siz to'g'ridan-to'g'ri yuqoridan sirtga qarasangiz, quyidagi mintaqani ko'rasiz.

Doira tenglamasini aniqlash uchun biz faqat \(z = 1\) ga teng elliptik paraboloid tenglamasini o'rnatishimiz kerak:
\[1 = 13 - 4{x^2} - 4{y^2}\hspace{0.25in} \to \hspace{0.25in}4{x^2} + 4{y^2} = 12\hspace{0.25in} \to \hspace{0.25in}{x^2} + {y^2} = 3 \]Demak, bu \(\sqrt 3 \) radiusi doirasining 3 dagi qismird kvadrant.
Shu nuqtada, biz integralni qutb koordinatalari nuqtai nazaridan baholashimiz kerakligi ham aniq bo'lishi kerak. Qutbli koordinatalar nuqtai nazaridan \(D\) uchun chegaralar:
\[\begin{array}{c} \displaystyle \pi \le \theta \le \frac{{3\pi }}{2}\\ 0 \le r \le \sqrt 3 \end{array}\]4-qadam
Endi integralni qutb koordinatalariga aylantiramiz.
\[S = \iint\limits_{D}{{\sqrt {64{x^2} + 64{y^2} + 1} \,dA}} = \int_{\pi }^{{\frac{3}{2}\pi }}{{\int_{0}^{{\sqrt 3 }}{{r\sqrt {64{r^2} + 1} \,dr}}\,d\theta }}\]\(dA\) ni qutb koordinatalariga aylantirish uchun qo'shimcha \(r\) ni olishni unutmang. Agar sizga integrallarni qutbli koordinatalarga aylantirish bo'yicha yangilanish kerak bo'lsa, siz borishingiz kerak orqaga va ushbu bo'limdagi ba'zi muammolarni hal qiling.
5-qadam
OK, biz qilishimiz kerak bo'lgan narsa - bu integralni baholash.
\[\begin{align*}S & = \int_{\pi }^{{\frac{3}{2}\pi }}{{\int_{0}^{{\sqrt 3 }}{{r\sqrt {64{r^2} + 1} \,dr}}\,d\theta }}\\ & = \int_{\pi }^{{\frac{3}{2}\pi }}{{\left. {\frac{1}{{192}}{{\left( {64{r^2} + 1} \right)}^{\frac{3}{2}}}} \right|_0^{\sqrt 3 }\,d\theta }}\\ & = \int_{\pi }^{{\frac{3}{2}\pi }}{{\frac{1}{{192}}\left( {{{193}^{\frac{3}{2}}} - 1} \right)\,d\theta }}\\ & = \left. {\frac{1}{{192}}\left( {{{193}^{\frac{3}{2}}} - 1} \right)\theta } \right|_\pi ^{\frac{3}{2}\pi } = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\frac{\pi }{{384}}\left( {{{193}^{\frac{3}{2}}} - 1} \right) = 21.9277}}\end{align*}\]