17.3-bo'lim : Yuzaki integrallar
1. \( \displaystyle \iint\limits_{S}{{z + 3y - {x^2}\,dS}}\) ni baholang, bu erda \(S\) \(z = 2 - 3y + {x^2}\) ning \(xy\) tekisligida uchburchak ustida joylashgan qismi \(\left( {0,0} \right)\), \(\left( {2,0} \right)\) va \(\left( {2, - 4} \right)\) cho'qqilari bilan.
Yechim
Keling, ushbu muammoni hal qilishda biz ishlayotgan sirtning qisqacha eskizi bilan boshlaylik.


Biz an'anaviy o'qlari bo'lgan eskizni va sirtni ingl.
To'q sariq sirt biz ushbu muammoda ishlayotgan \(z = 2 - 3y + {x^2}\) eskizidir. Sirt ostidagi yashil rangli uchburchak - bu sirt ostida joylashgan muammo bayonotida ko'rsatilgan uchburchak. Ushbu uchburchak ushbu muammo uchun \(D\) mintaqasi bo'ladi.
Mana, yuqoridagi eskizdagi asosan xiralashgan ko'rinishdan yaxshiroq ko'rish uchun \(D\) ning qisqacha eskizi.

\(D\) ni tavsiflash uchun quyidagi limitlar to'plamidan foydalanishimiz mumkin.
Qaysi to‘plamni integralda ishlatishni o‘rnatganimizdan so‘ng hal qilamiz.
2-qadam
Keling, endi integralni o'rnatamiz. Bu holda sirt shaklda bo'ladi,
\[z = g\left( {x,y} \right) = 2 - 3y + {x^2}\]shuning uchun sirt integrali uchun quyidagi formuladan foydalanamiz.
\[\iint\limits_{S}{{f\left( {x,y,z} \right)\,dS}} = \iint\limits_{D}{{f\left( {x,y,g\left( {x,y} \right)} \right)\sqrt {{{\left( {\frac{{\partial g}}{{\partial x}}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{{\partial g}}{{\partial y}}} \right)}^2} + 1} \,dA}}\]U holda integral,
\[\begin{align*}\iint\limits_{S}{{z + 3y - {x^2}\,dS}} & = \iint\limits_{D}{{\left[ {\left( {2 - 3y + {x^2}} \right) + 3y - {x^2}} \right]\sqrt {{{\left( {2x} \right)}^2} + {{\left( { - 3} \right)}^2} + 1} \,dA}}\\ & = \iint\limits_{D}{{2\sqrt {4{x^2} + 10} \,dA}}\end{align*}\]Sirt tenglamasini integranddagi \(z\) ga ulashni unutmang va \(D\) 1-bosqichda chizilgan uchburchak ekanligini unutmang.
3-qadam
Endi biz qilishimiz kerak bo'lgan yagona narsa - ikki karrali integralni baholash va bu hozir juda qiyin bo'lmasligi kerak.
Birinchidan, shuni esda tutingki, integraldan biz avval \(y\) ga nisbatan integratsiya qilishni xohlashimiz aniq bo'lishi kerak (agar siz trigni almashtirishni xohlamasangiz ....). Shunday qilib, integral bo'ladi,
\[\begin{align*}\iint\limits_{S}{{z + 3y - {x^2}\,dS}} & = \iint\limits_{D}{{2\sqrt {4{x^2} + 10} \,dA}}\\ & = \int_{0}^{2}{{\int_{{ - 2x}}^{0}{{2\sqrt {4{x^2} + 10} \,dy}}\,dx}}\\ & = \int_{0}^{2}{{\left. {\left( {2y\sqrt {4{x^2} + 10} } \right)} \right|_{ - 2x}^0\,dx}}\\ & = \int_{0}^{2}{{4x\sqrt {4{x^2} + 10} \,dx}}\\ & = \left. {\frac{1}{3}{{\left( {4{x^2} + 10} \right)}^{\frac{3}{2}}}} \right|_0^2 = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\frac{1}{3}\left( {{{26}^{\frac{3}{2}}} - {{10}^{\frac{3}{2}}}} \right) = 33.6506}}\end{align*}\]