Questão 2. Dados os gráficos de y = x 2 , y = x e as 5 regiões A 1 , A 2 , A 3 , A 4 e A 5 , delimitadas seguem a figura anexa, formule, em cada caso, a integral que calcula o volume do sólido obtido ao girar a região indicada ao redor do eixo apontado.

b) A 4 ao redor de x = 2 .

Passo 1

Fala aí!! Bem-vindo! Está tendo um pouco de dificuldades nessa questão? Não se preocupe vou fazer o máximo pra te ajudar. 😉👍

Nesse problema temos que obter o volume do solido de revolução cuja área que vamos revolucionar é dada por A 4 e o eixo de revolução é em x = 2 .

Como vamos resolver esse problema? 😐😐

Podemos usar o método dos discos, ou seja, usar a fórmula do volume de um disco para resolver o problema.

O volume do disco, é dado por V = π R 2 h , onde R é o raio e h a altura.

Se dividirmos o volume em discos de alturas infinitesimais, podemos chamar h de d y e R de f y .

Dessa forma, o volume do solido é dado por

V = ∫ y 0 y 1 π f y 2 d y

Bora lá! 😁

Passo 2

Analisando a região A 4 , temos que como a rotação acontece em x = 2 , podemos adaptar a função para facilitar nossos cálculos.

A função que vai determinar R é y = x 2 e y = x

Queremos uma função f y , então isolamos x na igualdade

x = f 1 y = y

x = f 2 y = y 2

No caso, o raio varia de f 2 y até f 1 y , ou seja, temos que substituir R por R 2 - R 1 onde R 2 = f 2 y - x 0 e R 1 = f 1 y - x 0 resultando em uma integral volumétrica

V = ∫ y 0 y 1 π f 2 y - x 0   2 - f 1 y - x 0 2 d y

Por fim, temos que definir os limites de integração y 0 e y 1 .

Pelo que vemos na imagem da região, a altura em y da região A 4 varia de 0 a 1 , portanto, temos que integrar entre y 0 = 0 e y 1 = 1 .

Substituindo os limites de integração, x 0 = 2 e a função f y , temos

V = ∫ 0 1 π y 2 - 2   2 - y - 2 2 d y

Tranquilo até aqui? 😎

Passo 3

Resolvendo a integral, temos...

V = π ∫ 0 1 y 2 - 2   2 - y - 2 2 d y

V = π ∫ 0 1 y 4 - 4 y 2 + 4 - y + 4 y - 4 d y

V = π ∫ 0 1 y 4 - 4 y 2 - y + 4 y d y

Integrando pelo método de integração polinomial...

∫ y 4 - 4 y 2 - y + 4 y d y = y 5 5 - 4 y 3 3 - y 2 2 + 4 2 y 3 2 3

Aplicando o limite de integração...

V = π ∫ 0 1 y 4 - 4 y 2 - y + 4 y d y = π 1 5 5 - 4 1 3 3 - 1 2 2 + 4 2 1 3 2 3 - 0

V = 31 π 30

É isso! Essa resolução te ajudou? Responde Aí! ✌

Resposta

V = 31 π 30

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Calcule a integral, interpretando-a em termos das áreas. ∫ - 1 3 3 - 2 xd x