cálculo III calcule a integral ∫∫s f(x,y,z)dS onde f(x,y,z) = x² e S é o emisfério superior da esfera x²+y²+z²=a²
z = √(a² - x² - y²), o emisfério superio.
dS = √(1 + (z_x)² + (z_y)²) dA
.....= √(1 + (-x/√(a² - x² - y²))² + (-y/√(a² - x² - y²))²) dA
.....= √(1 + (x² + y²)/(a² - x² - y²)) dA
.....= √(((a² - x² - y²) + (x² + y²))/(a² - x² - y²)) dA
.....= (a/√(a² - x² - y²)) dA.
∫∫s f(x,y,z) dS
= ∫∫ x² * (a/√(a² - x² - y²)) dA
= ∫(θ = 0 to 2π) ∫(r = 0 to a) (r cos θ)² * (a/√(a² - r²)) * (r dr dθ), onde x = r cos θ, y = r sin θ
= ∫(θ = 0 to 2π) cos² θ dθ * ∫(r = 0 to a) ar² (a² - r²)^(-1/2) * r dr
= ∫(θ = 0 to 2π) (1/2)(1 + cos(2θ)) dθ * ∫(u = a² to 0) a(u+a²) u^(-1/2) * (-1/2) du, onde u = a² - r²
= ∫(θ = 0 to 2π) (1/2)(1 + cos(2θ)) dθ * (a/2) ∫(u = 0 to a²) (u^(1/2) + a² u^(-1/2)) du
= [(1/2)(θ + sin(2θ)/2) {θ = 0 to 2π}] * [(a/2) ((2/3)u^(3/2) + 2a² u^(1/2)) {u = 0 to a²}]
= 4πa³/3.
Boa sorte!
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z = √(a² - x² - y²), o emisfério superio.
dS = √(1 + (z_x)² + (z_y)²) dA
.....= √(1 + (-x/√(a² - x² - y²))² + (-y/√(a² - x² - y²))²) dA
.....= √(1 + (x² + y²)/(a² - x² - y²)) dA
.....= √(((a² - x² - y²) + (x² + y²))/(a² - x² - y²)) dA
.....= (a/√(a² - x² - y²)) dA.
∫∫s f(x,y,z) dS
= ∫∫ x² * (a/√(a² - x² - y²)) dA
= ∫(θ = 0 to 2π) ∫(r = 0 to a) (r cos θ)² * (a/√(a² - r²)) * (r dr dθ), onde x = r cos θ, y = r sin θ
= ∫(θ = 0 to 2π) cos² θ dθ * ∫(r = 0 to a) ar² (a² - r²)^(-1/2) * r dr
= ∫(θ = 0 to 2π) (1/2)(1 + cos(2θ)) dθ * ∫(u = a² to 0) a(u+a²) u^(-1/2) * (-1/2) du, onde u = a² - r²
= ∫(θ = 0 to 2π) (1/2)(1 + cos(2θ)) dθ * (a/2) ∫(u = 0 to a²) (u^(1/2) + a² u^(-1/2)) du
= [(1/2)(θ + sin(2θ)/2) {θ = 0 to 2π}] * [(a/2) ((2/3)u^(3/2) + 2a² u^(1/2)) {u = 0 to a²}]
= 4πa³/3.
Boa sorte!