Enunciado

12. Determine o volume do sólido gerado pela rotação da região limitada pela curva y = sin ⁡ x e pelas retas x = 0 , x = π e y = 2 em torno da reta y = 2 .

Passo 1

Vamos desenhar essa região limitada por essas curvas:

Precisamos calcular, então, o volume do sólido gerado pela revolução, em torno de y = 2 , dessa região .

Passo 2

Para calcular o volume vamos usar o método do disco, perceba que o raio do disco vai ser igual a

R x = 2 - sen ⁡ x

A área desse disco será igual a

A x = π R x 2

A x = π 2 - sen ⁡ x 2

Agora é só aplicar na fórmula

V = ∫ a b A x d x

Iremos integrar a função de x = 0 até x = π :

V = ∫ 0 π π 2 - sen ⁡ x 2 d x

V = π ∫ 0 π sen 2 ⁡ x - 4 sen ⁡ x + 4 d x

Vamos usar a identidade trigonométrica

se n 2 ⁡ x = 1 - cos ⁡ 2 x 2

e reescrever a equação:

V = π ∫ 0 π 1 - cos ⁡ 2 x 2 - 4 sen ⁡ x + 4 d x

V = π ∫ 0 π 1 2 - cos ⁡ 2 x 2 - 4 sen ⁡ x + 4 d x

V = π ∫ 0 π 9 2 - cos ⁡ 2 x 2 - 4 sen ⁡ x d x

Para resolver a integral de ( cos ⁡ 2 x ) / 2 , podemos substituir 2 x por u . Fazendo as contas vamos perceber que a integral vale ( sen ⁡ 2 x ) / 4 :

V = π 9 x 2 - s en ⁡ 2 x 4 + 4 co s ⁡ x 0 π

V = π 9 π 2 - sen ⁡ 2 π 4 + 4 cos ⁡ π - π 9 0 2 - sen ⁡ 2 0 4 + 4 cos ⁡ 0

V = π 9 π 2 - 0 + 4 - 1 - π 0 - 0 + 4

V = π 9 π 2 - 4 - 4 π

V = π 9 π 2 - 8

Resposta

V = π 9 π 2 - 8

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