質問<3854>2013/6/27
from=m.m.
「グリーンの定理を用いた積分」


∫_c (x*y^2)dy-(x^2*y)dx  cは原点を中心とする半径aの円
という問題の答えは(π/2)a^4 であるらしいのですが、
途中の計算がどうもうまくいきません。
変換のヤコビアンを使ったりするのでしょうか。
グリーンの定理を用いて解けとのことです。
どうぞよろしくお願いいたします。

★希望★完全解答★

お便り2013/6/27
from=m.m.


今、∫∫(x^2+y^2)dydx=∫{∫_(-√(a^2-y^2)~(√(a^2-y^2)) (x^2+y^2)dx}dy
=∫_(-a~a)(2√(a^2-y^2)(y^2+(a^2-y^2)/3)dy 
ここでy=a(sinθ)とおくと 与式は
2((a^2)/3+(2/3)a^2*sin^2θ)a^2*cos^2θdθ
=[(2/3)a^4(1+cos2θ)/2+(4/3)(1-cos2θ)*(1+cos2θ)/4]_(0~2Π)
...というふうにやったらなんとかたどりつきましたが、
もう少し賢い計算の仕方があればぜひお教えください。


お便り2013/6/28
from=豆


グリーンの定理より与式は
∫∫(x^2+y^2)dxdy となり、
極座標変換にて dxdy=rdrdθ
r:0→a θ:0→2π で積分すれば
=∫∫r^2・rdrdθ
=(a^4/4)・2π


お便り2013/7/1
from=m.m.


豆先生早速にもご回答有難うございました。
感謝いたしております。