※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:この問題のグラフが頭に浮かびません。)
多重積分の計算方法と立体の形状について詳しく解説
このQ&Aのポイント
この問題では、多重積分を計算する必要があります。具体的には、与えられた領域Vの積分∫∫∫_V x dx dy dzを求めることが求められています。
領域Vは、x軸、y軸、z軸に対して|x|+|y|+|z| <= 1という条件を満たす範囲です。この条件を満たす立体の形状についても詳しく解説します。
また、問題の答えについても説明します。答えは、x座標がxで、yz平面に並行な平面によるVの切り口の面積がS(x) = 2(1-|x|)^2となり、積分は∫[-1,1] x S(x) dxで計算できます。被積分関数は奇関数のため、結果は0となります。
この問題のグラフが頭に浮かびません。
次の多重積分を計算せよ。
∫∫∫_V x dx dy dz
V: |x|+|y|+|z| <= 1
という問題で、答えが
「x座標がxでyz平面に並行な平面によるVの切り口 |y|+|z| <= 1-|x| の面積は S(x) = 2(1-|x|)^2 で、
積分は∫[-1,1] x S(x) dx に等しく、被積分関数は奇。よって0。」となっています。
この問題のグラフが頭に浮かびません。
z = 1-|x|-|y|ならば、ピラミッドを45°傾けたような立体になりますよね?
y = 1-|x|ならば、そのピラミッドを横から見たような平面になりますよね?
2(1-|x|)^2 は(0,2)を頂点とする、とんがり帽子のような平面になりますよね?
私に分かるのはここまでです。
|x|+|y|+|z| <= 1 だと、一体どんな立体になるのか分かりません。
よって、「yz平面に並行な平面によるVの切り口」というのが想像できません。
ピラミッドを端から切り刻んでいく感じですか???
「x座標がxで」というのも分かりません。
もし、y=xなら傾きが45°になるじゃないですか。でもx=x???
この立体を想像できる方、言葉で説明するのは難しいでしょうが、どうかお助けください。
(MaximaやWolframでこの図が描けるといいですね…)
お礼
大変、ありがとうございます! やはり、私の想像を超えていました。 つまり、 (1,0,0) (0,1,0) (0,0,1) (-1,0,0) (0,-1,0) (0,0,-1) の6つの点を頂点に持つ正八角形(regular octahedron)なのですね。 これを見て初めて、 xを固定してyz平面の射影も yを固定してxz平面の射影も zを固定してxy平面の射影も 同じ正方形をしていることが分かりました。 百聞は一見にしかず、ですね。(^^ゞ これからは問題を見て頭の中で 三次元の立体を描けるように頑張りたいと思います。 本当にありがとうございました!