二重积分角度范围为什么是-π/4 ≤ θ ≤ 3π/4？

二重积分角度θ范围求解

在高等数学二重积分中，遇到了一道求解积分范围角度θ的问题。原题为：

求解二重积分 ∬[x^2+y^2

由于答案中给出的角度范围为 -π/4 ≤ θ ≤ 3π/4，而按照传统推导方法，圆形区域的积分范围通常为 0 ~ 2π。我们来探索这一差异的缘由。

原题中给定的不等式 x^2 + y^2 ≤ x + y 可以化为圆的标准方程 (x - 1/2)^2 + (y - 1/2)^2 ≤ 1/2。根据圆的极坐标表达式，有：

x = r cos θ + (1/2)
y = r sin θ + (1/2)

其中，r 为极径，θ 为极角。将上述转换代入原积分式，并注意圆的中心不在极坐标系原点 (0,0) 而在 (1/2, 1/2) 处，得到：

∬[x^2+y^2

积分范围由极角θ确定。将不等式两边化简，有：

r^2 ≤ (r cos θ + 1/2)(r sin θ + 1/2)
r^2 ≤ r^2 (cos θ sin θ + (1/2) cos θ + (1/2) sin θ + 1/4)
1 ≤ (1/2) cos θ + (1/2) sin θ + 1/4

进一步化简可得：

3/4 ≤ (1/2) cos θ + (1/2) sin θ

利用三角恒等变换 cos θ + sin θ = √2(cos π/4 cos θ + sin π/4 sin θ)，得到：

√2/2 ≤ cos (θ - π/4)

由此可知，角度θ的范围为：

-π/4 ≤ θ - π/4 ≤ 0
-π/4 ≤ θ ≤ π/4

同理可得，积分范围的另一部分角度范围为：

π/4 ≤ θ ≤ 3π/4

因此，二重积分的完整积分范围为：

-π/4 ≤ θ ≤ 3π/4

希望这个解答能够帮助你解决二重积分角度范围求解的问题。

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