Enunciado

Expresse a integral ∭ E f x , y , z   d V como uma integral iterada de seis modos diferentes, onde E é o sólido limitado pelas superfícies dadas.

x = 2 ,           y = 2 ,           z = 0 ,           x + y - 2 z = 2

Passo 1

Olá, turma! Tudo bem?

A questão pede para expressarmos nossa integral tripla de seis modos diferentes é só mudarmos as ordens de integração

d x   d y   d z

E mudarmos os limites de integração da nossa região E apropriadamente para cada ordem que escolhermos.

Então, vamos começar entendendo nossa região E e mudando a forma de expressar essa mesma região de acordo com a ordem de integração. Como sempre temos que deixar as integrais que tem limite de integração com funções “por dentro” da integral tripla.

Vem ver como fica!

Passo 2

Vamos em cada passo expressar nossa região E de uma forma diferente e já vamos trazer nossa integral tripla.

  • E 1 :
  • Primeiro vamos colocar y entre funções das outras variáveis. Isolando y no ultimo plano temos

    x + y - 2 z = 2

    y = 2 - x + 2 z

    Podemos colocar da seguinte forma:

    2 - x + 2 z ≤ y ≤ 2

    Agora analisando as outras variações, teremos no plano, a interseção quando y = 2

    x + 2 - 2 z = 2

    x = 2 z

    Então temos a variação 2 z ≤ x ≤ 2 e quando x = 2

    2 z = 2

    z = 1

    E a variação de z é

    0 ≤ z ≤ 1

    e temos E 1 como:

    E 1 = x , y , z | 0 ≤ z ≤ 1 ,     2 z ≤ x ≤ 2 ,         2 - x + 2 z ≤ y ≤ 2  

    Assim, nossa integral é:

    ∫ 0 1 ∫ 2 z 2 ∫ 2 - x + 2 z 2 f x , y , z   d y   d x   d z

    Passo 3

  • E 2 :
  • Se na equação x = 2 z isolarmos z teremos a mesma região descrita de outra forma

    z = x 2

    0 ≤ z ≤ x 2

    E para encontrar a de x , quando z = 0

    x = 0

    0 ≤ x ≤ 2

    E temos a região E 2 :

    E 2 = x , y , z |   0 ≤ z ≤ x 2 ,     0 ≤ x ≤ 2 ,     2 - x + 2 z ≤ y ≤ 2  

    Nossa integral pra essa região é:

    ∫ 0 2 ∫ 0 x 2 ∫ 2 - x + 2 z 2 f x , y , z   d y   d z   d x

    Passo 4

  • E 3 :
  • Se pegarmos a equação x + y - 2 z = 2 e isolarmos x encontramos que

    x = 2 - y + 2 z

    E temos a variação

    2 - y + 2 z ≤ x ≤ 2

    e então vamos analisar a região D com variações das outras variáveis.

    A intersecção quando x = 2 nos dá

    2 = 2 - y + 2 z

    y = 2 z

    E temos a variação

    2 z ≤ y ≤ 2

    e quando y = 2 temos a variação de z

    2 z = 2

    z = 1

    0 ≤ z ≤ 1

    E temos a região E 3 como

    E 3 = x , y , z | 0 ≤ z ≤ 1 ,     2 z ≤ y ≤ 2 ,     2 - y + 2 z ≤ x ≤ 2

    E nossa integral será:

    ∫ 0 1 ∫ 2 z 2 ∫ 2 - y + 2 z 2 f x , y , z   d x   d y   d z

    Passo 5

  • E 4 :
  • Se na equação y = 2 z isolarmos z

    z = y 2

    0 ≤ z ≤ y 2

    E quando z = 0

    y = 0

    0 ≤ y ≤ 2

    E temos

    E 4 = x , y , z | 0 ≤ y ≤ 2 ,         0 ≤ z ≤ y 2 ,       2 - y + 2 z ≤ x ≤ 2

    Então nossa integral será:

    ∫ 0 2 ∫ 0 y / 2 ∫ 2 - y + 2 z 2 f x , y , z   d x   d z   d y

    Passo 6

  • E 5 :
  • Agora se isolarmos z na equação x + y - 2 z = 2 temos

    2 z = x + y - 2

    z = x + y - 2 2

    0 ≤ z ≤ x + y - 2 2

    E a variação das outras variáveis vai sair da intersecção do plano com z = 0

    x + y - 2 = 0

    Isolando y

    y = 2 - x

    Então podemos colocar y como 2 - x ≤ y ≤ 2

    E na intersecção com y = 2

    2 - x = 2

    x = 0

    0 ≤ x ≤ 2

    E temos

    E 5 = x , y , z | 2 - x ≤ y ≤ 2 ,     0 ≤ x ≤ 2   ,     0 ≤ z ≤ x + y - 2 2

    Então nossa integral será:

    ∫ 0 2 ∫ 2 - x 2 ∫ 0 x + y - 2 2 f x , y , z   d z   d y   d x  

    Passo 7

  • E 6 :

E se pegarmos x + y - 2 = 0 e isolarmos x

x + y - 2 = 0

x = 2 - y

2 - y ≤ x ≤ 2

Quando x = 2

2 - y = 2

y = 0

0 ≤ y ≤ 2

E temos

E 6 = x , y , z | 0 ≤ y ≤ 2 ,     2 - y ≤ x ≤ 2 ,     0 ≤ z ≤ x + y - 2 2

Então nossa integral será:

∫ 0 2 ∫ 2 - y 2 ∫ 0 x + y - 2 2 f x , y , z   d z   d x   d y  

Prontinho! Conseguimos 6 formas diferentes de descrevermos nossa região E .

Resposta

∫ 0 1 ∫ 2 z 2 ∫ 2 - x + 2 z 2 f x , y , z   d y   d x   d z

∫ 0 2 ∫ 0 x 2 ∫ 2 - x + 2 z 2 f x , y , z   d y   d z   d x

∫ 0 1 ∫ 2 z 2 ∫ 2 - y + 2 z 2 f x , y , z   d x   d y   d z

∫ 0 2 ∫ 0 y / 2 ∫ 2 - y + 2 z 2 f x , y , z   d x   d z   d y

∫ 0 2 ∫ 2 - x 2 ∫ 0 x + y - 2 2 f x , y , z   d z   d y   d x  

∫ 0 2 ∫ 2 - y 2 ∫ 0 x + y - 2 2 f x , y , z   d z   d x   d y  

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