Enunciado

Ache o comprimento do laço da curva x = 3 t - t 3 ,   y = 3 t 2 .

Passo 1

Queremos calcular o comprimento do laço da curva x = 3 t - t 3 ,   y = 3 t 2 .

Sabemos que o comprimento   L do laço uma curva pode ser calculado pela integral:

L = ∫ a b d x d t 2 + d y d t 2   d t

d x d t   e d y d t nós sabemos calcular, resta encontrar os limites de integração a e b . Podemos encontrá-los considerando x = 0 ( x pode ser qualquer número), afim de simplificar os cálculos e encontrarmos o valor de t :

3 t - t 3 = 0

t t 2 - 3 = 0  

t t - 3 t + 3

Então nossas soluções são: t = 0 ,   t = ± 3

- Quando t = - 3 , nós temos y = 27 e x = 0

- Quando t = 0 , temos y = 0 e x = 0

- E quando t = 3 , temos y = 27 e x = 0

Isso significa que o laço existe para - 3 < t < 3

Passo 2

Agora podemos calcular nossa integral:

Devemos fazer a derivada das equações

Para x

x = 3 t - t 3

d x d t = 3 t 2 - 3

Para y

y = 3 t 2

d y d t = 6 t

E substituir na equação do comprimento L do laço.

L = ∫ - 3 3 3 t 2 - 3 2 + 6 t 2   d t

L = 3 ∫ - 3 3 t 2 - 1 2 + 2 t 2   d t

L = 3 ∫ - 3 3 t 4 - 2 t 2 + 1 + 4 t 2   d t

L = 3 ∫ - 3 3 t 4 + 2 t 2 + 1   d t

L = 3 ∫ - 3 3 t 2 + 1 2   d t

L = 3 ∫ - 3 3 t 2 + 1     d t

L = 3 [ t 3 3 + t ] - 3   3    

= 3 3 3 3 + 3 - 3 - 3 3 3 + - 3

= 6 3 3 3 + 3

= 6 [ 3 + 3 ]

= 12 3

Então o comprimento dessa curva é L = 12 3

Resposta

  L = 12 3

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