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12.4 Integrais Duplasna FormaPolar 393
f2
[ J
Y=2
f2
[ J
2
= y2Z dz = 4z dz = 2Z2 = 8.o Y=O o o
Com esses valores, a equação (4) dá
Valor médio de - 1 III dV - (1
)xyz sobre o cubo - volume xyz -"8 (8) = 1.cubo
Ao calcularmos a integral, escolhemos a ordem dx dy dz, mas qualquer umadas outras cinco ordens também funcionaria.
~~\\1''iG.:;;, :>',>;:/
EXERCICIOS 12.4
Calculando Integrais Triplas em IteraçõesDiferentes
1. Calcule a integral no Exemplo 2 fazendo F(x, y, z) = 1 paraencontrar o volume do tetraedro. '
2. Volumede umsólidoretangularEscreva seis integrais triplas ite-radas diferentes para o volume do sólido retangular no primei-ro octante limitado pelos planos coordenados e pelos planosx = 1,Y = 2 e z = 3. Calculeumadas integrais.
3. Volumede um tetraedro Escreva seis integrais triplas iteradasdiferentes para o volume do tetraedro cortado do primeirooctante pelo plano 6x + 3y + 2z = 6.. Calcule uma dasintegrais.
4. Volumede umsólido Escreva seis integrais triplas iteradas dife-rentes para o volume da região no primeiro octante limitadapelo cilindro r + i = 4 e pelo plano y = 3. Calcule uma dasintegrais.
5. VolumelimitadoporparabolóidesSejaD a regiãolimitadapelosparabolóidesz = 8 - r - l e z = r + l. Escreva seis inte-grais triplas iteradas diferentes para o volume de D. Calculeuma das integrais.
6. Volumedentro de um parabolóideabaixode um plano Seja D aregião limitada pelo parabolóide z = r + l e pelo planoz = 2y. Escreva integrais triplas iteradas nas ordens dz dx dy edzdydx quedãoo volumedeD. Nãocalculeas integrais.
Calculando Integrais Triplas IteradasCalcule as integrais nos exercícios 7-20.
7. fOlfolfo1(X2+ y2 + Z2)dz dy dx
fY2
f3Y
f8-r-Y2
8. dz dx dyo o r+3y2 f
C
fe
f c 19. I I 1 xyz dx dy dz
fl
f3-3X
f3-3X-Y
10. dz dy dxo o o 11. flf7T f'1l"Y sen z dx dy dzo o o
12. f~If~lf~I (x + y + z) dy dx dz
f3
f~
fV9=?
13. dz dy dxo o o f
2
fv'4=?
f2x+Y
14. dz dx dyo -v'4=? o
fI
fI-'?
f4-.?-Y
16. o o 3 X dz dy dx15. Ia Ifo2-X f02-X-Y dz dy dx
17. f7Tf'1l" f'1l" cos (u + v + w) du dv dw (espaço uvw)o o o
18. fCJeJc lu r ln s ln t dt dr ds1 I 1(espaço rst)
J7T/4
flnsec U
f2t
19. 11'dx dt dvo o -co
(espaço tvx)
.
f7
f2
f V4=q2 q
20. o o o r + 1 dp dq dr (espaço pqr)
Volumes Usando Integrais Triplas21. Temos aqui a região de integração da integral
fI
Jl
fI-Y
dz dy dx.-I r o
z
Lado:y = x2
~
yx (1, 1, O)
Reescreva a integral como uma integral iterada equivalente naordem
(a) dy dz dx
(c) dx dy dz
(e) dz dx dy.
22. Temos aqui a região de integração da integral
(b) dy dx dz
(d) dxdzdy
394 Capítulo12:IntegraisMúltiplas
fI
fO
fy2
dz dy dx.o -1 o
(O,-1, 1)z
y
x
Reescreva a integral como uma integral iterada equivalente naordem
(a) dy dz dx
(c) dx dy dz
(e) dz dx dy.
(b) dy dx dz
(d) dx dz dy
Encontre o volume das regiões nos exercícios 23-36.
23. A região entre o cilindro z = i e o plano xy que é limitada
pelos planos x = O,x = l,y = -l,y = 1.
z
y
x
24. A região no primeiro octante liritada pelos planos coordena-dos e pelos planos x + z = 1,y + 2z = 2.
z
xy
25. A região no primeiro octante liritada pelos planos coordena-dos, pelo plano y + z = 2 e pelo cilindro x = 4 - y2.
z
y
x
26. A cunha cortada do cilindror + l = 1 pelos planos z = -y ez = O.
z
y
x
27. O tetraedro no primeiro octante limitado pelos planos coorde-nados e pelo plano x + yl2 + z/3 = 1.
z
y
x
28. A região no primeiro octante limitada pelos planos coordena-dos, pelo plano y = 1 - x e pela superfície z ==cos (TIX/2),O$x$1.
z
y
x
29. A região comum aos interiores dos cilindros r + l := 1 er + Z2 = 1 (Figura 12.36).
z
y
FIGURA12.36 Um oitavo da região comum aos cilindrOs
i2 + l = 1e i2 + i = 1no Exercício 29.
30. A região no primeiro octante limitada pelos planos coordena-dos e pela superfície z = 4 - x? - y.
z
y
x
31. A região no primeiro octante limitada pelos planos coordena-dos, pelo plano x + y = 4 e pelo cilindro l + 4Z2= 16.
z
y
x
32. A região cortada do cilindro r + l = 4 pelo planoz ,;, Oepelo plano x + z = 3.
z
y
x
33. A região entre os planos x + y + 2z = 2 e 2.x+ 2y + z = 4 noprimeiro octante.
34..A regiãotinita limitadapelosplanosz = x, x + z = 8, z = y,. y = 8 e z = O.
35. A região cortada do cilindro elíptico sólidor + 4l ~ 4 peloplano xy e pelo plano z = x + 2.
36. A região limitada atrás pelo plano x = O,na frente e dos ladospelo cilindro parabólico x = 1 - l, no topo pelo parabolóidez = r + l e no fundo pelo plano xy.
Valores MédiosNos exercícios 37-40, encontre o valor médio de F(x, y, z) sobre aregião dada. .
37. F(x, y, z) = r + 9 sobre o c~bo no primeiro octante limitadopelos planos coordenados e pelos planos x = 2,y = 2 e z = 2.
38. F(x, y, z) = x + y - z sobre o sólido retangular no primeirooctante limitado pelos planos coordenados e pelos planos x =1,y = 1 e z = 2.
39. F(x, y, z) = r + l + i- sobre o cubo no primeiro octantelimitado pelos planos coordenados e pelos planos x = 1,y = 1ez=1.
12.4 Integrais Duplasna FormaPolar 395
40. F(x, y, z) = xyz sobre o cubo no primeiro octante limitadopelos planos coordenados e pelos planos x = 2,y = 2 e z =.2.
Mudando a Ordem de IntegraçãoCalcule as integrais nos exercícios 41-44 mudando a ordem deintegração de maneira apropriada.
f4
fI
f2 4 COS (X2)
41. -v:; dx dy dz002y 2z
42. fOifOIf; 12xzezi dy dx dz
fI
IIf
In3 7Te2xsen 7Tl43. 2 dx dy dz
o -vz o y
f2
f4-r
f'l: 2
44. o o o ~~ Zzdy dz dx
Teoria e Exemplos45. Encontrando um limite inferior de uma integral iterada Encontre a:
fI
f4-a-r
f 4-r-y - 4dzdydx -1 5
'
o o a
46. Elipsóide Para qual valor de c o volume do elipsóide X2 +(y12)2+ (zlC)2= 1 é igual a 8'1T? ~
47. Escrevendoparaaprender:minimizandouma integraltripla Quedomínio D no espaço minimiza o valor da integral
f f f (4X2 + 4y2 + Z2 - 4) dV?D
Justifique sua resposta.
48. Escrevendo para aprender: maximizando uma integral tripla Quedomínio D no espaço maximiza o valor da integral
fff Ó- X2 - y2 - Z2) dV?D
Justifique sua resposta.
USANDO O COMPUTADOR
Cálculos Numéricos
Nos exercícios49-52, use um SACpara calculara integraltriplada funçãodada sobrea regiãosólidaespecificada. -49. F(x, y, z) = xYz sobre o cilindro sólido limitado por r + l = 1
e pelos planos z = Oe z = 1.
50. F(x, y, z) = Ixyz Isobre o sólido limitado inferiormente peloparabolóidez = X2+ y2e superiormentepeloplanoz = 1
51. F(x, y, z) = (2 2Z 2)3/2sobreo sólidolimitadoinferior-x+y+zmentepelo cone z = VX2 + y2 e superiormente pelo plano z = 1
52. F(x, y, z) = X4 + y2 + Z2 sobre a esfera sólida X2 + y2 +Z2~ 1.