Enunciado

Calcule a integral tripla.

∭ T x 2   d V , onde T é o tetraedro sólido com vértices ( 0,0 , 0 ) , ( 1,0 , 0 ) , ( 0,1 , 0 ) e ( 0,0 , 1 )

Passo 1

No espaço temos os quatro pontos

Precisamos achar o plano que passa pelos três pontos que não são a origem, para isso, podemos fazer o seguinte, a fórmula do plano é

a x + b y + c z = d

Quando x = 0 e y = 0

c z = d

E também sabemos que z = 1

d = c

Quando y = 0 e z = 0

a x = d

E x = 1

d = a

Quando x = 0 e z = 0

b y = d

E y = 1

b = d

Então temos a = b = c = d , que na fórmula do plano, podemos colocar quanquer valor, então para a = 1

x + y + z = 1

Isolando z , temos

z = 1 - x - y

E podemos colocar a variação de z como 0 ≤ z ≤ 1 - x - y .

Passo 2

Agora no plano temos que a área é limitada por x = 0 , y = 0 e a reta que passa por 1,0 e ( 0,1 ) , essa reta tem inclinação

m = y 1 - y 0 x 1 - x 0 = 1 - 0 0 - 1 = - 1

E a equação é

y - y 0 = m ( x - x 0 )

y - 0 = - 1 ( x - 1 )

y = - x + 1

Podemos escrever D como

D = x , y 0 ≤ x ≤ 1 ,   0 ≤ y ≤ 1 - x }

E escrevemos T como sendo

T = x , y , z x , y ∈ D ,   0 ≤ z ≤ 1 - x - y }

Passo 3

Resolvendo a integral, temos

∭ T x 2   d V = ∬ D ∫ 0 1 - x - y x 2   d z d A

= ∬ D z x 2 0 1 - x - y d A = ∬ D 1 - x - y x 2 d A

= ∬ D x 2 - x 3 - x 2 y d A

Agora calculando a integral dupla

= ∬ D x 2 - x 3 - x 2 y d A = ∫ 0 1 ∫ 0 1 - x x 2 - x 3 - x 2 y d y d x

= ∫ 0 1 x 2 y - x 3 y - x 2 y 2 2 0 1 - x d x = ∫ 0 1 x 2 ( 1 - x ) - x 3 ( 1 - x ) - x 2 ( 1 - x ) 2 2 d x

= ∫ 0 1 x 2 - x 3 - x 3 + x 4 - x 2 ( 1 - 2 x + x 2 ) 2 d x

= ∫ 0 1 x 2 - x 3 - x 3 + x 4 - x 2 - 2 x 3 + x 4 2 d x

= ∫ 0 1 x 2 2 - x 3 + x 4 2 d x = x 3 6 - x 4 4 + x 5 10 0 1

= 1 6 - 1 4 + 1 10 = 10 - 15 + 6 60 = 1 60

Resposta

= 1 60

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Calculer) int int int_B (y - x) * d x * d y * d z onde B é o conjunto 4 = x + y = 8 , (1)/(x) = y = (2)/(x) , y = x e 0 = z = ((x * y)^((1)/(3)))/(sqrt(x + y)) .
Calculep) int int int_B 2 * z * d x * d y * d z onde B é o conjunto 4 * x^2 + 9 * y^2 + z^2 = 4 , z = 0 .
Calculeo) int int int_B 2 * z * d x * d y * d z onde B é o conjunto x^2 + y^2 + z^2 = 4 , z = 0 .
Calculei) int int int_B x * d x * d y * d z onde B é o conjunto x^2 + y^2 = 4 , x = 0 e x + y = z = x + y + 1 .
Calcule o volume do conjunto dado. (Sugerimos ao leitor desenhar o conjunto.)h) x 2 + y 2 ≤ z ≤ 4 ⋅ x + 2 ⋅ y .