椭圆面积计算中积分上限选取的技术疑问:为何取a而非b?
为什么积分上限选取a而非b?
嘿,这个问题问到点子上了,咱们从积分变量和椭圆的定义域来拆解:
先明确x的取值范围
对于椭圆方程$\frac{x2}{a2}+\frac{y2}{b2}=1$,实数范围内$x2$不能大于$a2$(否则$\frac{x2}{a2}>1$,$\frac{y2}{b2}$会变成负数,不符合实数定义),所以x的取值区间是$\boldsymbol{[-a, a]}$。积分变量决定了上限的选择
我们现在写的积分$\frac{1}{4}A=\inta_0\frac{b}{a}\sqrt{a2-x^2}dx$,是以x作为积分变量来计算第一象限的面积:在第一象限里,x从0开始,一直到它的最大值a,对应的y从0变化到b。所以积分的上下限是根据x的取值范围来定的,上限自然是x的最大值a。如果我们换用y作为积分变量,那第一象限的面积就会写成$\frac{1}{4}A=\intb_0\frac{a}{b}\sqrt{b2-y^2}dy$,这时候积分上限就是b了——这完全取决于我们选择哪个变量来做积分。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Jinzu
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