卡在這題?用 AI 解開它
Calculus · real student question

計算 F,即 y 從 −1.65 到 0、x 從 −y/1.1015 到 0 的 (14.1 − 11.515y) dx dy 之二重積分。

Question

計算 F=∫−1.650∫−y1.10150(14.1−11.515y) dx dy.F=\int_{-1.65}^{0}\int_{-\frac{y}{1.1015}}^{0}(14.1-11.515y)\,dx\,dy.

Step-by-step solution

  1. 注意被積函數裡沒有 x。 把一個(對 xx 而言的)常數在區間上積分,就只是乘上帶正負號的寬度:∫−y/1.10150(14.1−11.515y) dx=(14.1−11.515y)(0−(−y1.1015))=(14.1−11.515y)y1.1015.\int_{-y/1.1015}^{0}(14.1-11.515y)\,dx = (14.1-11.515y)\left(0-\left(-\frac{y}{1.1015}\right)\right) = (14.1-11.515y)\frac{y}{1.1015}.

  2. 繼續之前先確認這個寬度的正負。 當 y∈[−1.65,0]y\in[-1.65,0] 時 −y1.1015≥0-\tfrac{y}{1.1015}\ge 0,所以下限反而在上限 00 之上,寬度 y1.1015\tfrac{y}{1.1015} 是負的。而 14.1−11.515y>014.1-11.515y>0 在整段都成立,所以內層積分為負,FF 必定是負值 - 這一步正是最常把正負號弄丟的地方。

  3. 化成單重積分並展開。 F=11.1015∫−1.650(14.1y−11.515y2)dy.F = \frac{1}{1.1015}\int_{-1.65}^{0}\left(14.1y-11.515y^2\right)dy.

  4. 求反導函數。 ∫(14.1y−11.515y2)dy=7.05y2−11.5153y3.\int\left(14.1y-11.515y^2\right)dy = 7.05y^2-\frac{11.515}{3}y^3.

  5. 依正確的順序代入上下限。 在 y=0y=0 處反導函數為 00,所以 F=11.1015[0−G(−1.65)]F=\tfrac{1}{1.1015}\left[0 - G(-1.65)\right],其中由 (−1.65)2=2.7225(-1.65)^2 = 2.7225 與 (−1.65)3=−4.492125(-1.65)^3 = -4.492125 可得 G(−1.65)=7.05(2.7225)−11.5153(−4.492125)=19.193625+17.242273=36.435898.G(-1.65) = 7.05(2.7225)-\frac{11.515}{3}(-4.492125) = 19.193625+17.242273 = 36.435898.

  6. 相除並寫出帶正負號的結果。 F=−36.4358981.1015≈−33.0784.F = \frac{-36.435898}{1.1015} \approx -33.0784. 對 (14.1−11.515y)y1.1015(14.1-11.515y)\tfrac{y}{1.1015} 在 [−1.65,0][-1.65,0] 上直接做數值積分會得到 −33.0784368-33.0784368,確認了大小與正負號。若題目原本想要的區域是 x=0x=0 與 x=−y1.1015x=-\tfrac{y}{1.1015} 之間的三角形、上下限按遞增順序書寫,那麼該報的值就是大小 33.078433.0784。

Answer

F=−36.4358981.1015≈−33.0784(若 x 的上下限按遞增順序書寫,則大小為 33.0784)F = -\frac{36.435898}{1.1015} \approx -33.0784 \quad (\text{若 } x\text{ 的上下限按遞增順序書寫,則大小為 } 33.0784)

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