Свойства кратных интегралов.
1°. Линейность: Множество RM функций интегрируемых на множестве М –линейное
пространство, а – линейный функционал.
.
2°. Условие нормировки: . Другая форма записи по сути дела определяет меру произвольного множества из евклидового пространства.
3°. Если интеграл по множеству Лебеговой меры ноль существует, то он
равен нулю.
Примечание: Множество М называется множеством Лебеговой меры ноль,
если такие, что и .
4°. а. ; б. ;
в. если и – отделена от нуля на М, то
5°. и f = g п.в. (почти всюду) на М, то .
6°. Аддитивность: Если и то
,
В общем случае: .
Δ. Следует из равенства: ▲
7°. Монотонность: и то .
8°. Интегрирование неравенств: если и то
.
9°. Пусть . Для того чтобы , необходимо и достаточно чтобы существовала внутренняя точка множества М, в которой f (x) > 0 и непрерывна.
10°. Интегрируемость модуля интегрируемой функции: .
11°. Теорема о среднем: , на М сохраняет знак и , то
.
Если множество М – связно и f (x) – непрерывна на то такое, что .
12°. Для того чтобы интеграл от неотрицательной функции был равен 0
необходимо и достаточно, чтобы f (x) = 0 почти всюду на М.
13°. Теорема Фубини. Для двойного интеграла:
Пусть область – прямоугольник: . Тогда, при условии существования внутренних однократных интегралов, для нахождения двойного интеграла можно перейти к повторному интегрированию (см. рис. а):
, или
.
Если область интегрирования не прямоугольник, теорема Фубини все равно справедлива и имеет вид (см. рис. б): . (*)
Примечание:Внешние пределы интегрирования должны быть константами, внутренние пределы интегрирования могут зависеть от переменной, по которой интегрирование ещё предстоит.
Формула (*) может быть получена с использованием характеристической функции множества D.
Для многократного интеграла:
Пусть и некоторые подмножества евклидовых пространств и . Определим декартово произведение этих множеств, являющееся подмножеством евклидового пространства : .
Тогда теорема Фубини для имеет вид: .
Теорема справедлива и для брусов X и Y, и для более сложных конфигураций.
Примеры:
10. Вычислить , если граница области задана уравнениями:
. Находя точки пересечения кривых определяющих границу области, получаем две точки : и . Тогда возможная расстановка пределов интегрирования при переходе к повторным интегралам дает:
а). ;
б). .
20. Изменить порядок интегрирования в повторном интеграле: .
–
.
Рецепт: При расстановке пределов интегрирования в двойном интеграле рекомендуется начинать с внешних пределов интегрирования .
30. Вычислить: , если
Переход к повторным интегралам даёт: .
При этом, в тройном интеграле расстановку пределов надо начинать с внутренних пределов интегрирования. Затем спроецировать область V на плоскость xOy
расставив пределы в области D – лежащей в плоскости xOy.
40. Изменить порядок интегрирования в повторном интеграле: .
а). ;
б). .