Enunciado

Esboce a região de integração e mude a ordem de integração.

∫ 0 3 ∫ 0 9 - y f x , y   d x d y

Passo 1

Faala, belezinha??

Pra essa questão, precisamos que desenhar a região de integração dessa integral que eles deram, e depois mudar a ordem de integração.

A gente vai usar os limites de integração de x e y e desenhar a região de integração, que está descrita como uma região do tipo II: com y entre dois valores constantes, e x entre duas funções de y .

Pra mudar a ordem de integração, a gente precisa transformar isso numa região do tipo I: com o x entre dois valores constantes, e o y entre duas funções de x .

Passo 2

A região de integração é definida por:

0 ≤ y ≤ 3

0 ≤ x ≤ 9 - y

O x ta limitado pelo eixo y ( x = 0 ) e pela curva:

x = 9 - y ⇒ x 2 = 9 - y

Essa curva é uma parábola:

y = - x 2 + 9

Só que além disso, temos que o y está entre 0 e 3 :

Passo 3

Não conseguimos escrever essa região como região do tipo I, porque o y é limitado por cima por duas funções diferentes de x : a reta y = 3 até um ponto e depois a curva y = - x 2 + 9 .

Então, pra mudar a ordem de integração vamos ter que dividir em duas regiões:

O ponto que divide as duas regiões é exatamente o valor de x onde as curvas se interceptam:

y = 3 y = - x 2 + 9

Então:

- x 2 + 9 = 3

x 2 = 6

Como estamos no primeiro quadrante ( x ≥ 0 ):

x = 6

Agora vamos definir a nossa integral, que vai ficar dividida em duas:

∬ D f x , y d A = ∬ D 1 f x , y d A + ∬ D 2 f x , y d A

Passo 4

Primeiro definindo o D 1 , que é uma região retangular:

D 1 = 0 , 6 × 0,3

Então:

∬ D 1 f x , y d A = ∫ 0 6 ∫ 0 3 f x , y d y d x

Por último, D 2 tem y entre a curva y = - x 2 + 9 e o eixo x ( y = 0 ), e x varia de 6 até 3 , então

D 2 = x , y | 6 ≤ x ≤ 3   e   0 ≤ y ≤ - x 2 + 9

E:

∬ D 2 f x , y d A = ∫ 6 3 ∫ 0 - x 2 + 9 f x , y d y d x

Juntando as duas:

∫ 0 3 ∫ 0 9 - y f x , y   d x   d y = ∫ 0 6 ∫ 0 3 f x , y   d y   d x +   ∫ 6 3 ∫ 0 - x 2 + 9 f x , y   d y   d x

Resposta

∫ 0 6 ∫ 0 3 f x , y   d y   d x +   ∫ 6 3 ∫ 0 9 - x 2 f x , y   d y   d x

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