284 Chapter 9Functions of several variables
that is, the volume between the representative surface of the functionf(x,y)and the
xy-plane.
9
Alternatively, the integral can be interpreted as a property of the rectangular
region in the xy-plane. For example, iff(x,y)is a surface mass density, the differential
mass in element of areadA 1 = 1 dx 1 dyisdm 1 = 1 f(x,y)dAand the total mass is
(9.57)
where means integration over the (rectangular) region. In the special case
off(x,y) 1 = 11 , the integral is the area of the rectangle:
More generally, the region in the xy-plane need not be rectangular. Letf(x,y)be
continuous within and on a boundary of a region R of the xy-plane.
The form of the integral over the region depends on how the boundary is defined. In
Figure 9.13a the boundary is made up of two sections:y 1 = 1 g(x)‘below’ the extreme
pointsx 1 = 1 aandx 1 = 1 b,andy 1 = 1 h(x)‘above’ these points. Then, within R,
g(x) 1 ≤ 1 y 1 ≤ 1 h(x)fora 1 ≤ 1 x 1 ≤ 1 b
and the integral over the region (the sum of vertical strips) is
(9.58a)
In Figure 9.13b the boundary is made up of the two sections:x 1 = 1 p(y)to the ‘left’ of
the extreme pointsy 1 = 1 candy 1 = 1 d,andx 1 = 1 q(y)to the ‘right’. Then, within R,
p(y) 1 ≤ 1 x 1 ≤ 1 q(y)forc 1 ≤ 1 y 1 ≤ 1 d
IfxydA fxydy
a
b
gx
hx
=,= ,
ZZZ
R
() ()
()
()
ddx
ZZZ ZZ
R
dA dx dy dx dy b a d c
c
d
a
b
a
b
c
d
== =−−()()
Z
R
⋅⋅⋅dA
MfxydA fxydxdy
c
d
a
b
=,=ZZZ,
R
() ()
9
The double integral as a volume was discussed by Clairaut in his Recherchesof 1731. The double integral sign
notation (∫∫) was first used by Lagrange in 1760.
y
x
dx
y=h(x)
y=g(x)
R
a
b
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(a)
x=p(y)
x=q(y)
y
x
dy
R
c
d
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(b)
Figure 9.13