В случаях если область интегрирования ограничена окружностями или прямыми, проходящими через начало координат, бывает полезно перейти к полярным координатам. Напомню формулы перехода:
,
.
Верна ли формула
?
Изобразим геометрически элемент интегрирования
. Это площадь прямоугольничка
:
Теперь найдём прообраз этого прямоугольничка, т.е. фигуру, из которой он получился при преобразованиях координат
,
:
Площадь криволинейного прямоугольничка
можно вычислить как разность площадей секторов:
.
Напомню, что площадь сектора находится по формуле
, где
- это центральный угол. В нашем случае он равен
. Получаем:
.
При малых значениях
вторым слагаемым можно пренебречь, поэтому считаем, что
.
Делаем вывод:
элемент площади
надо заменять на
.
Таким образом, справедлива формула:
.
Это частный случай общей формулы
,
где
- якобиан:
.
Проверь, что в нашем случае якобиан был равен
.