題目
Problem
Part I Multiple Choice
- Consider the spherical coordinates system x=ρsinϕcosθ, y=ρsinϕsinθ, and z=ρcosϕ. The volume element dV=dxdydz can be changed as
(A) ρsinϕdρdθdϕ.
(B) ρcosϕdρdθdϕ.
(C) ρ2sinϕdρdθdϕ.
(D) ρ2cosϕdρdθdϕ.
解答
解法一
思路
展開
- 體積元素由座標變換的 Jacobian 行列式決定。
- 直接引用球座標的標準 Jacobian,並對照選項即可。
答題過程
展開
對
x=ρsinϕcosθ,y=ρsinϕsinθ,z=ρcosϕ,
其 Jacobian 的絕對值為
∂(ρ,θ,ϕ)∂(x,y,z)=ρ2sinϕ.
因此
dV=ρ2sinϕdρdθdϕ,
故正確選項為 C。