Kalkulator podwójnych całek

O Kalkulator podwójnych całek

Witaj w kalkulatorze podwójnych całek, potężnym narzędziu obliczeniowym, które oblicza całki podwójne z pełnymi rozwiązaniami krok po kroku i wizualizacją 3D. Niezależnie od tego, czy uczysz się rachunku wielu zmiennych, rozwiązujesz problemy fizyczne, czy pracujesz nad aplikacjami inżynieryjnymi, ten kalkulator zapewnia szczegółowe rozbicie procesu całkowania, aby pomóc Ci zrozumieć i zweryfikować Twoją pracę.

Co to jest całka podwójna?

Całka podwójna rozszerza koncepcję całkowania funkcji jednej zmiennej na funkcje dwóch zmiennych. Podczas gdy całka pojedyncza oblicza pole powierzchni pod krzywą, całka podwójna oblicza objętość pod powierzchnią f(x,y) nad obszarem R na płaszczyźnie xy. Całki podwójne są fundamentalne w rachunku wielu zmiennych i mają szerokie zastosowanie w fizyce, inżynierii, rachunku prawdopodobieństwa i ekonomii.

Całkę podwójną oblicza się poprzez całkowanie iterowane: najpierw całkując względem jednej zmiennej (całka wewnętrzna) przy jednoczesnym traktowaniu drugiej jako stałej, a następnie całkując wynik względem drugiej zmiennej (całka zewnętrzna).

Rodzaje całek podwójnych

Oznaczona całka podwójna

Oznaczona całka podwójna ma określone granice dla obu zmiennych i daje wartość liczbową. Reprezentuje ona objętość ze znakiem między powierzchnią z = f(x,y) a płaszczyzną xy nad prostokątnym obszarem [a,b] × [c,d]:

Nieoznaczona całka podwójna

Nieoznaczona całka podwójna nie ma określonych granic i daje funkcję (funkcję pierwotną) plus stałe całkowania:

Jak korzystać z tego kalkulatora

1. Wprowadź swoją funkcję: Wpisz f(x,y) używając standardowej notacji matematycznej. Obsługiwane funkcje to wielomiany, funkcje trygonometryczne (sin, cos, tan), wykładnicze (exp, e^x), hiperboliczne (sinh, cosh) i logarytmiczne (ln).
2. Określ zmienne całkowania: Wprowadź zmienną wewnętrzną (całkowaną jako pierwszą) i zmienną zewnętrzną (całkowaną jako drugą). Typowe wybory to x i y, ale dowolne pojedyncze litery będą działać.
3. Ustaw granice (opcjonalnie): W przypadku całek oznaczonych podaj dolną i górną granicę dla każdej zmiennej. Możesz używać liczb, pi, e lub wyrażeń takich jak pi/2. Pozostaw puste dla całek nieoznaczonych.
4. Oblicz: Kliknij przycisk, aby obliczyć całkę i wyświetlić kompletne rozwiązanie krok po kroku.
5. Przejrzyj wyniki: Przeanalizuj szczegółowe rozwiązanie pokazujące każdy krok całkowania oraz wizualizację 3D dla całek oznaczonych.

Zastosowania całek podwójnych

Proces całkowania krok po kroku

Ten kalkulator rozbija całkowanie podwójne na jasne kroki:

1. Identyfikacja problemu: Wyświetlenie całki do obliczenia i określenie kolejności całkowania.
2. Całkowanie wewnętrzne: Całkowanie względem pierwszej zmiennej przy traktowaniu drugiej jako stałej.
3. Zastosowanie granic wewnętrznych: Dla całek oznaczonych – podstawienie i obliczenie wartości w granicach wewnętrznych.
4. Całkowanie zewnętrzne: Całkowanie otrzymanego wyrażenia względem drugiej zmiennej.
5. Zastosowanie granic zewnętrznych: Dla całek oznaczonych – podstawienie i obliczenie wartości w granicach zewnętrznych.
6. Wynik końcowy: Prezentacja obliczonej wartości lub funkcji pierwotnej.

Obsługiwane funkcje i notacja

Kalkulator rozpoznaje standardową notację matematyczną:

• Wielomiany: x^2, x*y, x^3 + y^2, xy (obsługiwane mnożenie domyślne)
• Funkcje trygonometryczne: sin(x), cos(y), tan(x), sec(x), csc(x), cot(x)
• Funkcje wykładnicze: exp(x), e^x, exp(x+y), exp(x*y)
• Funkcje hiperboliczne: sinh(x), cosh(y), tanh(x)
• Funkcje logarytmiczne: ln(x), log(x) (logarytm naturalny)
• Stałe: pi (π ≈ 3.14159), e (≈ 2.71828)
• Operacje: + - * / ^ (potęga)

Granice całkowania

Dla całek oznaczonych granice mogą być określone za pomocą:

• Liczb: 0, 1, 2, -1, 0.5
• Stałych: pi, e
• Wyrażeń: pi/2, pi/4, 2*pi, e/2

Uwaga: Dolna granica musi być mniejsza od górnej granicy dla każdej zmiennej.

Często zadawane pytania

Co to jest całka podwójna?

Całka podwójna rozszerza koncepcję całkowania na funkcje dwóch zmiennych. Oblicza ona objętość pod powierzchnią f(x,y) nad obszarem na płaszczyźnie xy. Notacja to ∬f(x,y)dA lub ∫∫f(x,y)dydx, gdzie najpierw całkujemy względem jednej zmiennej (całka wewnętrzna), a następnie względem drugiej (całka zewnętrzna).

Jak obliczyć całkę podwójną krok po kroku?

Aby obliczyć całkę podwójną: 1) Określ kolejność całkowania (dydx lub dxdy). 2) Wykonaj całkę wewnętrzną, traktując drugą zmienną jako stałą. 3) Oblicz wartość całki wewnętrznej w jej granicach. 4) Wykonaj całkę zewnętrzną z otrzymanego wyniku. 5) Oblicz wartość całki zewnętrznej w jej granicach dla uzyskania ostatecznej odpowiedzi.

Jaka jest różnica między oznaczoną a nieoznaczoną całką podwójną?

Oznaczona całka podwójna ma określone granice dla obu zmiennych i daje wartość liczbową reprezentującą objętość pod powierzchnią. Nieoznaczona całka podwójna nie ma granic i daje funkcję (funkcję pierwotną) plus stałe całkowania. Całki oznaczone służą do obliczania rzeczywistych objętości, pól powierzchni i wielkości zakumulowanych.

Czy mogę używać wyrażeń takich jak pi lub e w granicach całkowania?

Tak! Ten kalkulator obsługuje wyrażenia matematyczne w granicach, w tym pi (π), e (liczbę Eulera), ułamki takie jak pi/2 lub pi/4 oraz wyrażenia arytmetyczne. Na przykład, możesz ustawić granice od 0 do pi dla całek trygonometrycznych lub od 0 do 1 dla standardowych obszarów jednostkowych.

Jakie funkcje mogę całkować za pomocą tego kalkulatora?

Ten kalkulator obsługuje szeroki zakres funkcji, w tym wielomiany (x^2, x*y), funkcje trygonometryczne (sin, cos, tan), wykładnicze (exp, e^x), hiperboliczne (sinh, cosh), logarytmiczne (ln, log) oraz ich kombinacje. Używaj standardowej notacji matematycznej z obsługą mnożenia domyślnego (xy oznacza x*y).

Jakie są zastosowania całek podwójnych?

Całki podwójne są używane do obliczania: objętości pod powierzchniami, pól obszarów 2D, masy obiektów 2D o zmiennej gęstości, środka masy, momentów bezwładności, rozkładów prawdopodobieństwa w obszarach 2D, strumienia elektrycznego oraz w wielu zastosowaniach fizycznych i inżynieryjnych dotyczących wielkości rozłożonych na powierzchniach.

Dodatkowe zasoby

• Całka wielokrotna - Wikipedia
• Rachunek wielu zmiennych - Khan Academy

Inne powiązane narzędzia:

Analiza matematyczna:

• Kalkulator konwolucji
• Kalkulator pochodnych
• Kalkulator pochodnych kierunkowych
• Kalkulator podwójnych całek Polecane
• Kalkulator pochodnej niejawnej
• Kalkulator Całek Polecane
• Kalkulator odwrotnej transformaty Laplace Polecane
• Kalkulator transformaty Laplace\ Polecane
• Kalkulator Granic Polecane
• Kalkulator pochodnych cząstkowych Polecane
• Kalkulator Pochodnych Jednej Zmiennej
• Kalkulator szeregu Taylora
• Kalkulator całki potrójnej