Enunciado

  1. Determine uma função f tal que F = ∇ f e
  2. Use a parte (a) para calcular ∫ F ⋅ d r sobre a curva C dada.

F x , y , z = ( y 2 z + 2 x z 2 ) i ^ + ( 2 x y z ) j ^ + ( x y 2 + 2 x 2 z ) k ^

C : x = t ,   y = t + 1 ,   z = t 2 ,   0 ≤ t ≤ 1

Passo 1

Fala galera, tudo bem com vocês? Vamos começar!!

Vamos resolver o item (b) nesse exercício.

O item (b), devemos usar o item (a) e calcular a seguinte integral de linha sobre a curva C:

∫ F d r

Onde F é:

F x , y , z = ( y 2 z + 2 x z 2 ) i ^ + ( 2 x y z ) j ^ + ( x y 2 + 2 x 2 z ) k ^

E a curva C é a seguinte parametrização:

x = t ,   y = t + 1 ,   z = t 2 ,   0 ≤ t ≤ 1

Tá, e agora? Vamos pensar!!!

Nessa questão podemos usar o teorema das integrais de linha, que nos diz o seguinte:

Seja C uma curva definida por r t ,   a ≤ t ≤ b e f uma função diferenciável de tal maneira que o gradiente de f é contínua em todos os pontos de C .

Podemos aplicar:

∫ C a F d r = ∫ a b ∇ f d x = f r b - f r a

Lá na letra (a), nós encontramos a função:

f x , y , z = x y 2 z + x 2 z 2 + C

E repare que ele nos deu no enunciado uma parametrização, então precisamos substituir na função acima e depois aplicar r a e r b . Sendo que:

0 ≤ t ≤ 1

Agora é só aplicarmos no teorema das integrais de linha.

Vamos nessa!!!

Passo 2

Vamos resolver o item (b).

Pessoal, nessa questão podemos usar o teorema das integrais de linha como já mencionamos. Desse modo temos:

∫ a b ∇ f d x = f r b - f r a

Lá na letra (a), nós encontramos a função f x , y , z = x y 2 z + x 2 z 2 + C .

Podemos escrever r ( t ) como:

r t = t , t + 1 , t 2

Como o valor de t varia de 0 a 1 , é so aplicarmos na equação acima. Fazendo isso, vamos ter:

r 0 = 0 , 0 + 1 , 0 2 = 0,1 , 0

r 1 = 1 , 1 + 1 , 1 2 = 1,2 , 1

Assim, aplicando o teorema:

∫ C a F d r = ∫ C a ∇ f d x = f 1,2 , 1 - f 0,1 , 0

Aplicando em:

f x , y , z = x y 2 z + x 2 z 2 + C

Vamos ter:

∫ C a F d r = 1 4 1 + ( 1 ) ( 1 ) + C - 0 1 0 + ( 0 ) ( 0 ) + C

∫ C a F d r = 4 + 1

Logo, simplificando obtemos como resposta:

∫ C a F d r = 5

Resposta

(b) ∫ C a F d r = 5

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