Enunciado

Encontre o Jacobiano da transformação.

x = u v ,     y = v w ,     z = w u

Passo 1

Vamos lá meu amigo. Nesse exercício temos que fazer uma transformação de variáveis:

x = u v ,     y = v w ,     z = w u

Para isso, vamos utilizar o Jacobiano, lembra o que é o Jacobiano?

O Jacobiano é uma ferramenta que permite mudarmos as variáveis de uma integral, e é calculado da seguinte forma:

∂ x , y , z ∂ u , v , w = ∂ x ∂ u ∂ x ∂ v ∂ x ∂ w ∂ y ∂ u ∂ y ∂ v ∂ y ∂ w ∂ z ∂ u ∂ z ∂ v ∂ z ∂ w

Ou seja, primeiro iremos realizar a derivada parcial de x e y em relação a u e v e depois montar a matriz para calcular o determinante.

Veja que temos três variáveis, e por isso temos que resolver 9 derivadas parciais.

Passo 2

Temos que o Jacobiano da transformação é dado por:

∂ x ∂ u = ∂ u v ∂ u = v  

∂ x ∂ v = ∂ u v ∂ v = u

∂ x ∂ w = ∂ u v ∂ w = 0

∂ y ∂ u = ∂ ( v w ) ∂ u = 0

∂ y ∂ v = ∂ v w ∂ v = w

∂ y ∂ w = ∂ v w ∂ w = v

∂ z ∂ u = ∂ w u ∂ u = w

∂ z ∂ v = ∂ w u ∂ v = 0

∂ z ∂ w = ∂ w u ∂ w = u

Agora podemos montar a matriz e calcular o determinante:

∂ x , y , z ��� u , v , w = ∂ x ∂ u ∂ x ∂ v ∂ x ∂ w ∂ y ∂ u ∂ y ∂ v ∂ y ∂ w ∂ z ∂ u ∂ z ∂ v ∂ z ∂ w = v u 0 0 w v w 0 u

v u w - 0 - u 0 - v w + 0 = 2 u v w

Resposta

∂ x , y , z ∂ u , v , w = 2 u v w

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