Enunciado

Calcule a integral tripla.

∫ ∫ ∫ E y z cos ⁡ ( x 5 )   d V , onde

E = x ,   y ,   z   0 ≤ x ≤ 1   ,   0 ≤ y ≤ x   ,   x ≤ z ≤ 2 x }

Passo 1

E aí, pessoal? Bora começar.

Precisamos calcular a seguinte integral tripla a seguir, que está definida na região E .

∫ ∫ ∫ E y z cos ⁡ ( x 5 )   d V

E = x ,   y ,   z   0 ≤ x ≤ 1   ,   0 ≤ y ≤ x   ,   x ≤ z ≤ 2 x }

Vish, como faço essa?

Nosso principal objetivo é montar corretamente os intervalos da integral.

Lembra que a gente sempre começa integrando de dentro para fora certo? Então vamos observar a região E , e devemos começar a integrar pelos intervalos que tem função variando.

Como assim?

Observe os intervalos de y e z , veja como eles tem uma função nos intervalos:

0 ≤ y ≤ x  

x ≤ z ≤ 2 x

E a última integral a ser feita, vai ser com o intervalo numérico. Que no nosso caso é em x:

0 ≤ x ≤ 1

A integral vai ficar com essa carinha:

∫ ∫ ∫ E y z cos ⁡ x 5 d V = ∫ 0 1 ∫ 0 x ∫ x 2 x y z cos ⁡ x 5   d z   d y   d x

Onde, d V = d x d y d z . Mas repare que essa ordem devemos colocar de acordo com os intervalos de integração.

Passo 2

Agora vamos efetivamente calcular a integral tripla.

Como vimos no passo 1, nossa integral vai ficar com esse formato:

∫ 0 1 ∫ 0 x ∫ x 2 x y z cos ⁡ x 5   d z   d y   d x

Sempre começamos integrando de dentro para fora.

Integrando em d z , e aplicando os limites de integração temos:

∫ 0 1 ∫ 0 x y z 2 2 cos ⁡ x 5 x 2 x d y   d x

∫ 0 1 ∫ 0 x 3 x 2 y 2 cos ⁡ x 5   d y   d x

Agora vamos integrar em d y . Vamos ter:

∫ 0 1 3 x 2 y 2 4 cos ⁡ x 5 0 x

Aplicando os limites:

∫ 0 1 3 4 x 4 cos ⁡ x 5   d x

Passo 3

Por fim, restou uma integral simples em d x .

∫ 0 1 3 4 x 4 cos ⁡ x 5   d x

Aqui vamos precisar aplicar uma substituição do tipo:

u = x 5

d u 5 = x 4

Substituindo, temos:

∫ 0 1 3 4 cos ⁡ u d u 5

Integrando e voltando para a variável x, temos:

3 4 s e n x 5 5 0 1

Aplicando os limites, vamos ter nossa resposta como:

∫ ∫ ∫ E y z cos ⁡ ( x 5 )   d V = 3 20 s e n   1

Resposta

3 20 s e n   1

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