題目
3. Let
Ω={(x,y)∣x2+y2≤1}. Given
A=∬Ωsin(x2)cos(y2)dxdy
B=∬Ωcos(x2)sin(y2)dxdy.
Let C=A+B. Then C is equal to an iterated integral which is expressed in terms of polar coordinates r and θ.
i) (10%) First derive this iterated integral expression for C in polar coordinates, then compute the value of C.
ii) (10%) Prove that A=B.
解答
解法一
思路
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- 先以和角公式把 A+B 合成只依賴 x2+y2 的函數,再改極座標;A=B 則由單位圓盤交換 x,y 的對稱性。
答題過程
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C=∬Ωsin(x2+y2)dA=∫02π∫01sin(r2)rdrdθ=π(1−cos1).
對 A 作變數交換 (x,y)↦(y,x);單位圓盤與面積元素不變,而被積函數變為 cos(x2)sin(y2),正是 B 的被積函數。故 A=B。