Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 5ª Edição - James Stewart- Ed: 5º - Capítulo 16.4 - Ex. 2a
Calcule a integral de linha por dois métodos: a) diretamente e b) utilizando o Teorema de Green.
C é o círculo com centro na origem e raio 1.
Passo 1
Olá, tudo bem?
Vamos ver o que a questão quer.
Na letra a), ele quer que calculemos a integral de linha
Usando a definição, onde é a linha de um círculo com centro na origem e raio 1. Ou seja,
Na letra b), teremos que utilizar o Teorema de Green
Que diz que podemos transformar uma integral de linha em uma integral dupla utilizando a relação acima.
Onde, na integral de linha é tudo que está ao lado de , é tudo que está ao lado de e é o contorno da curva. Nesse caso a circunferência!
E na integral dupla que vamos fazer, é o interior da curva que precisa estar orientada positivamente que nessa questão é o círculo!
É a derivada parcial de em relação à ,
É a derivada parcial de em relação à e
E por que faríamos isso?
Bem, essa integral de linha não é muito complicada de resolver, mas existem outras que são quase impossíveis de resolver pela definição. Nesses casos, o teorema facilita muito nossa vida.
Portanto, como essa resolução é da letra a)
Vamos resolver a integral de linha primeiro parametrizando a curva e depois calculando a integral.
Show?
Passo 2
Precisamos parametrizar a nossa curva. Como ela é uma circunferência de raio 1 e centrada na origem
sendo:
Ora, o nosso raio é , então:
Assim, a nossa curva fica parametrizada como:
E
O varia de até , pois ele varre toda a nossa circunferência. Ok?
Passo 3
Agora voltando para a nossa integral
Ela se transforma em:
Substituindo os valores: