Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 10.4 - Ex. 18
Encontre a área da região dentro de um laço da curva:
Passo 1
Olá, meu grande amigo. Vou te ajudar a resolver essa atividade.
A gente tem a curva:
E queremos calcular a área dentro do laço dessa figura. A gente vai antes de tudooo, visualizar a figura, isso ajuda na resolução do problema. Aqui eu vou utilizar o GeoGebra para gerar o gráfico da figura.
A curva dada possui a seguinte forma:
Veja que a gente tá em coordenadas cilíndricas, então a área é dada por:
E a gente precisa encontrar os limites de integração, o que a gente pode fazer, é ver que toda a área da primeira pétala é varrida pelo ângulo de a . Então esse é o nosso limite de integração. Você pode ver abaixo como o varre nossa curva.
Outra forma de encontrarmos os limites de integração é:
A curva passa pela origem quando seu raio é 0, dessa forma podemos buscar quando isso ocorre duas vezes, pois assim temos a criação da pétala, e o seu fechamento:
Dessa forma, nossos limites de integração são .
Passo 2
Para calcular a área abaixo de uma curva, lembramos que:
Podemos fazer essa integral por substituição simples. Seja
Assim podemos reescrever a integral como:
Voltando para a variável original temos:
Colocando os limites de integração:
É isso, terminamos aqui meu amigo.
Resposta
A área abaixo da curva é .