Enunciado

13. Determine o volume do sólido gerado pela rotação da região limitada pela curva x = e y 2 e pelas retas y = 0 , x = 0 e y = 1 em torno do eixo x .

Passo 1

Se nós desenharmos a função vamos observar que não conseguimos pegar um disco a partir de x = 1 :

O que podemos fazer é calcular o volume gerado pela revolução dessa área:

E tirar o volume gerado pela revolução dessa área:

Desse jeito as contas vão ficar mais fáceis.

Passo 2

Quando a gente faz a revolução de um retângulo vamos obter um cilindro.

-Nesse caso seu raio vai ser igual a 1, pois é esse seu tamanho em y

-Sua altura vai ser seu tamanho em x , que precisamos descobrir, podemos fazer isso encontrando a coordenada x da curva x = e y 2 quando y = 1 :

x = e 1 2

x = e 1

x = e

Portanto o volume desse cilindro é igual a

V c i l i n d r o = A c i l i n d r o ⋅ h

V c i l i n d r o = π r 2 ⋅ h

V c i l i n d r o = π 1 2 ⋅ e

V c i l i n d r o = e ⋅ π

Passo 3

Já o volume do solido gerado a partir da revolução dessa área:

é um pouco mais chatinho de resolver.

Seu raio vai ser o valor y da curva, então para sabermos qual é esse valor precisamos isolar a variável y na equação:

x = e y 2

Aplicando o logaritimo:

ln ⁡ x = y 2

y = ln ⁡ x

Então o raio do disco é igual a

R x = ln ⁡ x

Agora precisamos calcular a área do disco:

A x = π R x 2

A x = π ln ⁡ x 2

A x = π ln ⁡ x

Aplicando na fórmula do volume:

(Cuidado com os limites de integração, aqui a gente tem que ir de 1 até e )

V = ∫ 1 e π ln ⁡ x d x

Perceba que a se derivarmos essa função:

x ln ⁡ x - x

vamos obter ln ⁡ x . Portanto a integral do ln ⁡ x é igual a

V = π x ln ⁡ x - x 1 e

Gente eu sei que esse passo ai foi meio mágico, mas pra resolver essa integral, a gente precisa de uma técnica que vai ser aprendida no capitulo 8, integração por partes. Continuando as contas

V = π e ln ⁡ e - e - π 1 ln ⁡ 1 - 1

V = π e - e - π 1 0 - 1

V = π 0 - π - 1

V = π

Passo 4

Para terminar vamos subtrair esse ultimo volume calculado do volume do cilindro e assim obter o volume do sólido que estamos querendo:

V s ó l i d o = e ⋅ π - π

V s ó l i d o = π e - 1

Resposta

V s ó l i d o = π e - 1

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