多元函数微积分 / 二重积分 / 画区域并确定积分次序或极坐标
计算 $\displaystyle\iint_D e^{\frac yx}dxdy$,其中 $D$ 是由 $y=x$,$x=3$,$y=0$ 所围成的区域.
正确答案
$\dfrac{9(e-1)}2$
题目解析
【解】区域 $D$ 由 $y=x$、$x=3$、$y=0$ 围成,为直角三角形,顶点为 $(0,0)$、$(3,0)$、$(3,3)$。画图可知:对固定 $x\in[0,3]$,$y$ 从 $0$ 到 $x$,故 $$\iint_D e^{\frac{y}{x}}\,dx\,dy = \int_{0}^{3} \int_{0}^{x} e^{\frac{y}{x}}\,dy\,dx.$$ 先对 $y$ 积分:令 $u=\frac{y}{x}$,则 $y=xu$,$dy=x\,du$,当 $y=0$ 时 $u=0$;当 $y=x$ 时 $u=1$,故 $$\int_{0}^{x} e^{\frac{y}{x}}\,dy = \int_{0}^{1} e^{u} \cdot x\,du = x\int_{0}^{1} e^u\,du = x(e-1).$$ 再对 $x$ 积分:$$\int_{0}^{3} x(e-1)\,dx = (e-1)\int_{0}^{3} x\,dx = (e-1)\cdot \left[\dfrac{x^2}{2}\right]_{0}^{3} = (e-1)\cdot \dfrac{9}{2} = \dfrac{9(e-1)}{2}.$$