입체 는 아래로는 포물면 으로, 위로는 원뿔 으로 유계이다. 다음과 같이 두자.
(a) 를 원기둥좌표로 나타내세요. 값을 구하지는 마세요. (b) 를 구면좌표로 나타내세요. 값을 구하지는 마세요. (c) 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
The solid is bounded below by the paraboloid and above by the cone . Let
(a) Write in terms of cylindrical coordinates. Do not evaluate. (b) Write in terms of spherical coordinates. Do not evaluate. (c) Calculate .
정답·풀이 보기
(a) 원기둥좌표에서 포물면은 이고 원뿔은 이다. 두 곡면은 일 때 만난다. 즉, 일 때와 일 때이다. 따라서 원기둥좌표로 나타내면
(b) 구면좌표에서 포물면은
이고 원뿔은
이다. 아래 그림은 가 상수인 의 단면을 보여 준다. 이 그림을 보면 는 (즉, 원뿔)에서 (즉, 평면)까지 변한다.

따라서 구면좌표로 나타내면
(c) 원기둥좌표 적분이 더 쉬워 보인다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) In cylindrical coordinates, the paraboloid is and the cone is . The two meet when . That is, when and when . So, in cylindrical coordinates
(b) In spherical coordinates, the paraboloid is
and the cone is
The figure below shows a constant cross–section of . Looking at that figure, we see that runs from (i.e. the cone) to (i.e. the –plane).

So, is spherical coordinates,
(c) The cylindrical coordinates integral looks easier.
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-3 · 3.7절 · 19번우리말 번역
극한을 구하거나 존재하지 않음을 보이세요.
다 풀었으면 정답 확인
구면좌표계에서 , , 이므로
이다. 일 때 반지름 이고, 분자의 둘째 항과 셋째 항, 그리고 분모의 둘째 항은 으로 수렴한다. 그러면 남는 것은
이고, 이는 여러 가지 서로 다른 값을 가진다. 특히 을 축 또는 축을 따라 보내면, 즉 이고 또는 이면
이므로 으로 수렴한다. 그러나 을 직선 , 을 따라 보내면
이므로 로 수렴한다. 따라서 일 때 은 하나의 값에 가까워지지 않으므로 극한은 존재하지 않는다.