Первому уравнению
очевидно, соответствует в пространстве прямой круговой цилиндр радиуса
образующие которого параллельны оси
(ось цилиндра). Заметим, что при
цилиндр вырождается в ось Oz. Уравнению
соответствует полуплоскость, проходящая через ось
и составляющая с плоскостью
угол
Уравнению
соответствует плоскость, параллельная плоскости
и пересекающая ось
в точке с аппликатой
Таким образом, мы имеем три семейства поверхностей
, называемых координатными поверхностями.
Уравнению
соответствует в пространстве некоторая поверхность. Если вместо х, у и z подставить их выражения через цилиндрические координаты по формулам (34), то мы получим уравнение поверхности в цилиндрических координатах
Вычисление тройного интеграла часто сильно упрощается при переходе от декартовых координат к цилиндрическим. Пусть требуется вычислить тройной интеграл
по области V пространства
.
Рис. 252
Как мы знаем, имеет место следующая формула (33):
где
— область плоскости
являющаяся проекцией тела
— аппликаты входа и выхода. Допустим, что область а такова, что двойной интеграл по этой области легче вычислить в полярных координатах. Тогда формулу (33) можно записать в таком виде:
Применяя для вычисления двойного интеграла, стоящего в правой части последнего равенства, правила вычисления двойного интеграла в полярных координатах, получим
где
Это и есть формула для вычисления тройного интеграла в цилиндрических координатах.
Пример. Определить массу
прямого кругового цилиндра V высоты Н и радиуса R, если плотность у в любой его точке равна расстоянию
от этой точки до оси цилиндра:
.
Решение. Выберем систему координат, как указано на рис. 252.
Масса
цилиндра V равна тройному интегралу от плотности
:
где областью интегрирования является цилиндр V. Вычислим этот интеграл в цилиндрических координатах. Проекцией цилиндра на плоскость
является круг радиуса R с центром в начале координат.
Применяя формулу (33), получим:
Итак, искомая масса