(1)
x2+y2≤1−y≤z≤2y
x=rcosθ y=rsinθ とおくと上関係式から y≥0 となり 0≤r≤1 0≤θ≤π
∬D3ydxdy=∫0π∫013rsinθ⋅rdrdθ=∫0π[3⋅31r3sinθ]01dθ=∫0πsinθdθ=[−cosθ]0π=2
(2)
x2+y2+z2≤a2x2+y2≤ax
x=rcosθ y=rsinθ とおくと 0≤r≤acosθ 0≤θ≤π
z=a2−x2−y2 から
2∫0π∫0acosθa2−r2⋅rdrdθ=2∫0π[−31(a2−r2)3]0acosθdθ=2∫0π−31a3sin3θ+31a3dθ
=−32a3∫0π(sinθ−sinθ⋅cos2θ)−1dθ
第2項において cosθ=t とおくと
=−32a3{[−cosθ]0π−[−31t3]−11−[θ]0π}=−32a3(2−32−π)=34(2π−32)a3
(3)
x2+y2≤a20≤z≤x+y
x=rcosθ y=rsinθ とおくと 0≤r≤a 0≤x+y から 0≤cosθ+sinθ −4π≤θ≤43π
∫−41π43π∫0ar2(cosθ+sinθ)drdθ=∫−41π43π31a3(cosθ+sinθ)dθ=[31a3(sinθ−cosθ)]−41π43π
=31a3(22+22)=322a3
(4)
x2+y2+z2≤2z≥x2+y2
z2=2−x2−y2=2−zz2+z−2=0(z+2)(z−1)=0z=1,−2
x2+y2≥0 から z=1として x2+y2≤1
x=rcosθ y=rsinθ とおくと 0≤r≤1 0≤θ≤2π
∫02π∫01(2−r2−r2)rdrdθ=∫02π[−31(2−r2)3−41r4]01dθ=∫02π(−31−41+322)dθ
=∫02π121(82−7)dθ=61(82−7)π