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Calcolo di un integrale doppio

Calcolo di un integrale doppio
Calcolo di un integrale doppio

Versione italiana

Calcolo di un Integrale Doppio

Un integrale doppio è utilizzato per calcolare l'area sotto una superficie definita da una funzione di due variabili. La notazione generale per un integrale doppio è:

\iint_D f(x, y) \, dA
∬Df(x,y) dA\iint_D f(x, y) \, dA

dove DDD è il dominio di integrazione e f(x, y)f(x,y)f(x, y) è la funzione da integrare.

Passaggi per Calcolare un Integrale Doppio

  1. Definire il Dominio di Integrazione DDD:

    • Determina i limiti di integrazione per le variabili xxx e yyy. Il dominio può essere rettangolare o più complesso.
  2. Scrivere l'Integrale Doppio:

    • L'integrale doppio può essere scritto come:
    \iint_D f(x, y) \, dA = \int_{y=a}^{b} \int_{x=g_1(y)}^{g_2(y)} f(x, y) \, dx \, dy
    ∬Df(x,y) dA=∫y=ab∫x=g1(y)g2(y)f(x,y) dx dy\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{y=a}^{b} \int_{x=g_1(y)}^{g_2(y)} f(x, y) \, dx \, dy

    oppure

    \iint_D f(x, y) \, dA = \int_{x=c}^{d} \int_{y=h_1(x)}^{h_2(x)} f(x, y) \, dy \, dx
    ∬Df(x,y) dA=∫x=cd∫y=h1(x)h2(x)f(x,y) dy dx\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{x=c}^{d} \int_{y=h_1(x)}^{h_2(x)} f(x, y) \, dy \, dx
  3. Calcolare l'Integrale Interno:

    • Inizia calcolando l'integrale interno rispetto a una delle variabili (ad esempio, xxx o yyy).
  4. Calcolare l'Integrale Esterno:

    • Dopo aver calcolato l'integrale interno, sostituisci il risultato nell'integrale esterno e calcola.

Esempio

Consideriamo l'integrale doppio della funzione f(x, y) = x + yf(x,y)=x+yf(x, y) = x + y sul dominio rettangolare D = [0, 1] \times [0, 1]D=[0,1]×[0,1]D = [0, 1] \times [0, 1].

  1. Scrivere l'Integrale Doppio:

    \iint_D (x + y) \, dA = \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} (x + y) \, dx \, dy
    ∬D(x+y) dA=∫01∫01(x+y) dx dy\iint_D (x + y) \, dA = \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} (x + y) \, dx \, dy
  2. Calcolare l'Integrale Interno:

    \int_{0}^{1} (x + y) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} + yx \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + y
    ∫01(x+y) dx=[x22+yx]01=12+y\int_{0}^{1} (x + y) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} + yx \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + y
  3. Calcolare l'Integrale Esterno:

    \int_{0}^{1} \left( \frac{1}{2} + y \right) \, dy = \left[ \frac{y}{2} + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1
    ∫01(12+y) dy=[y2+y22]01=12+12=1\int_{0}^{1} \left( \frac{1}{2} + y \right) \, dy = \left[ \frac{y}{2} + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1

Quindi, l'integrale doppio di f(x, y) = x + yf(x,y)=x+yf(x, y) = x + y sul dominio DDD è 1.

English version

Calculating a Double Integral

A double integral is used to calculate the area under a surface defined by a function of two variables. The general notation for a double integral is:

\iint_D f(x, y) \, dA
∬Df(x,y) dA\iint_D f(x, y) \, dA

where DDD is the domain of integration and f(x, y)f(x,y)f(x, y) is the function to integrate.

Steps to Calculate a Double Integral

  1. Define the Domain of Integration DDD:
  • Determine the limits of integration for the variables xxx and yyy. The domain can be rectangular or more complex.
  1. Write the Double Integral:
  • The double integral can be written as:
\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{y=a}^{b} \int_{x=g_1(y)}^{g_2(y)} f(x, y) \, dx \, dy
∬Df(x,y) dA=∫y=ab∫x=g1(y)g2(y)f(x,y) dx dy\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{y=a}^{b} \int_{x=g_1(y)}^{g_2(y)} f(x, y) \, dx \, dy

or

\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{x=c}^{d} \int_{y=h_1(x)}^{h_2(x)} f(x, y) \, dy \, dx
∬Df(x,y) dA=∫x=cd∫y=h1(x)h2(x)f(x,y) dy dx\iint_D f(x, y) \, dA = \int_{x=c}^{d} \int_{y=h_1(x)}^{h_2(x)} f(x, y) \, dy \, dx
  1. Calculate the Inner Integral:
  • Start by calculating the inner integral with respect to one of the variables (for example, xxx or yyy).
  1. Calculate the Exterior Integral:
  • After calculating the interior integral, substitute the result in the exterior integral and calculate.

Example

Let's consider the double integral of the function f(x, y) = x + yf(x,y)=x+yf(x, y) = x + y on the rectangular domain D = [0, 1] \times [0, 1]D=[0,1]×[0,1]D = [0, 1] \times [0, 1].

  1. Write the Double Integral:
\iint_D (x + y) \, dA = \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} (x + y) \, dx \, dy
∬D(x+y) dA=∫01∫01(x+y) dx dy\iint_D (x + y) \, dA = \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} (x + y) \, dx \, dy
  1. Compute the Internal Integral:
\int_{0}^{1} (x + y) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} + yx \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + y
∫01(x+y) dx=[x22+yx]01=12+y\int_{0}^{1} (x + y) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} + yx \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + y
  1. Calculate the Outer Integral:
\int_{0}^{1} \left( \frac{1}{2} + y \right) \, dy = \left[ \frac{y}{2} + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1
∫01(12+y) dy=[y2+y22]01=12+12=1\int_{0}^{1} \left( \frac{1}{2} + y \right) \, dy = \left[ \frac{y}{2} + \frac{y^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1

So, the double integral of f(x, y) = x + yf(x,y)=x+yf(x, y) = x + y over the domain DDD is 1.

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