多元与向量微积分
多重积分(multiple integral)
单重积分把曲线下一条条细窄的长条加起来,得到面积。多重积分在更高维度里玩同样的把戏。想象一顶凹凸不平的帐篷支在一块矩形场地上:要算出帐篷下封住的空气体积,你把场地切成一个个瓷砖大小的小方块,用每块的面积乘以它正上方帐篷的高度,再把这些小盒子全加起来。这个总和就是二重积分——在一片区域上、而非沿一条线上的累积。
对于区域 R 上的函数 f(x, y),二重积分写作 ∫∫_R f(x, y) dA,它的严格定义与单重积分一样:当小方块缩向零时黎曼和的极限。实际计算时,通常把它当作累次积分来求,一次只对一个变量积分:∫ 从 c 到 d ( ∫ 从 a 到 b f(x, y) dx ) dy。三重积分 ∫∫∫ f dV 把这一套推广到三维实心区域。
多重积分是我们累加任何遍布于空间中的量的方式:曲面下的体积、由密度求出的物体质量、某区域内的总电荷、某片面积上的平均值,或者质心。积分次序可以互换(对性状良好的函数,由富比尼定理保证),而巧妙地选择次序——或改用极坐标、球坐标——常能把一个看似无从下手的积分变成例行公事。
double integral over R of f(x,y) dA = integral_c^d ( integral_a^b f(x,y) dx ) dy
矩形区域上的二重积分,化作累次积分逐一变量地计算。
和单重定积分一样,它被定义为黎曼和的极限,而不只是“体积”;体积只是它能度量的事物之一。
又称
另见