Simplificar una función definida por una integral triple

Dada la función potencial:

Φ ( a , b , C ) = V 1 ( X a ) 2 + ( y b ) 2 + ( z C ) 2 d X   d y   d z

para cada ( a , b , C ) V y V = { ( X , y , z ) |   R 1 X 2 + y 2 + z 2 R 2 }

necesito calcular Φ ( 0 , 0 , C ) para 0 < C < R 1 y para R 2 < C .

Intenté usar coordenadas esféricas, pero solo ayuda a calcular Φ ( 0 , 0 , 0 ) , cual es 2 π ( R 2 2 R 1 2 )

si no me equivoco, ya que la integral en ( 0 , 0 , C ) se convierte

0 2 π d θ 0 π d ϕ R 1 R 2 r 2 pecado ϕ r 2 2 C porque ϕ r + C 2 d r
y no se como solucionarlo.

también, el resultado debería ser que el potencial dentro de toda la esfera B ( ( 0 , 0 , 0 ) , R 1 ) es constante

Supongo que hay una forma más sencilla de hacerlo que me falta (¿tal vez otro tipo de sustitución de variables? o usando el segundo tipo de integral de línea ( 0 , 0 , 0 ) ( 0 , 0 , C ) ϕ d r ? ), por lo que cualquier idea será de ayuda.

¿Intentaste hacer el ϕ integración primero ?

Respuestas (1)

integrar con respecto a ϕ primero:

r 2 pecado ϕ r 2 2 C r porque ϕ + C 2   d ϕ   d r   d θ r r 2 2 C r porque ϕ + C 2 C | 0 π   d r   d θ r ( | r + C | | r C | ) C   d r   d θ

Si C < R 1 entonces | r + C | | r C | = 2 C durante el intervalo [ R 1 , R 2 ]

si C > R 2 entonces | r + C | | r C | = 2 r sobre el intervalo.

muchas gracias, pensé que integrar con respecto a ϕ primero también daría una integral complicada pero no lo hizo y funcionó