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105 台灣大學微積分(B) 第 14 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

105學年度 · 105台大微積分B · 第 14 題

題目

Problem

(N) Let RR be the region in the first quadrant of the xyxy-plane bounded by xy=1xy=1, xy=2xy=2, y=xy=x and y=2xy=2x. Evaluate ∬Rexy dxdy\iint_R e^{xy}\,\mathrm{d}x\mathrm{d}y. Answer: (15)‾\underline{\quad(15)\quad}.

解答

解法一

思路

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  • 邊界正好是 xyxy 與 y/xy/x 的常數曲線,使用此二變數代換將區域化為矩形。

答題過程

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令 u=xyu=xy、v=y/xv=y/x,則 1≤u,v≤21\le u,v\le2,且 ∣∂(x,y)∂(u,v)∣=12v\left|\frac{\partial(x,y)}{\partial(u,v)}\right|=\frac1{2v}。所以

∬Rexy dxdy=∫12∫12eu2v dv du=(e2−e)ln⁡22.\iint_R e^{xy}\,\mathrm{d}x\mathrm{d}y=\int_1^2\int_1^2\frac{e^u}{2v}\,\mathrm{d}v\,\mathrm{d}u=\boxed{\frac{(e^2-e)\ln2}{2}}.