Analysis II für Mathematiker

sicher immer dann gilt, wenn T eine kompakte und Jordan-messbare Teilmengedes GebietesG = {(r,ϕ,z) : r > 0,0 < ϕ < 2π,−∞ < z < ∞}undB = g(T)ist.DieFormel(13.9)giltaberauchdannnoch,wennT einQuaderT = [r 1 ,r 2 ]×[ϕ 1 ,ϕ 2 ]×[z 1 ,z 2 ] mit 0 ≤ r 1 < r 2 ,0 ≤ ϕ 1 < ϕ 2 ≤ 2πist. In diesem speziellen Fall geht (13.9) über in∫ ∫ z2∫ ϕ2∫ r2f(x,y,z)d(x,y,z) = f(rcosϕ,rsinϕ,r)rdrdϕdz.Bz 1 ϕ 1 r 1KugelkoordinatenDerZusammenhangzwischendenKugelkoordinaten(r,ϑ,ϕ)und den kartesischen Koordinaten (x,y,z) eines Punktes P ∈ R 3 wird hergestelltdurchx = rcosϑcosϕ, y = rcosϑsinϕ, z = rsinϑ;dabei ist r ≥ 0,− π 2 ≤ ϑ ≤ π 2 , 0 ≤ ϕ < 2π.zPzPrϑyrz = rsinϑϕϑ0rcosϑx,yxFür die Substitution⎛ ⎞ ⎛ ⎞x rcosϑcosϕ⎝y⎠ = g(r,ϑ,ϕ) = ⎝rcosϑsinϕ⎠z rsinϑfindet man⎛⎞cosϑcosϕ −rsinϑcosϕ −rcosϑsinϕdetg ′ (r,ϑ,ϕ) = det⎝cosϑsinϕ −rsinϑsinϕ rcosϑcosϕ ⎠ = −r 2 cosϑ.sinϑ rcosϑ 0270