Enunciado

Faça uma correspondência entre as equações e os gráficos identificados por I-VI e justifique sua resposta. Determine quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante.

r u , v = u cos ⁡ v   i + u sen ⁡ v j + sen ⁡ u   k ,       - π ≤ u ≤ π

Passo 1

Faaaaala turma, beleza!?

Nessa questão temos que fazer uma correspondência entre as imagens e a parametrização:

r u , v = u cos ⁡ v   i + u sen ⁡ v j + sen ⁡ u   k ,       - π ≤ u ≤ π

E também, determinar quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante.

Vamos lá então!

Começando avaliando a equação paramétrica, temos que:

x = u cos ⁡ v

    y = u sen ⁡ v

        z = s e n   u

Com,

- π ≤ u ≤ π

E agora? Você deve associar essa parametrização com a de um círculo em coordenadas polares.

Repare que no plano x y , temos uma parametrização típica de um círculo.

Sabendo disso, quero que você faça essa comparação. Aí você vai compreender que temos um círculo de raio u no plano x y que está variando no intervalo de u , e z também está limitado por uma curva senoidal entre: - π ≤ u ≤ π

Bora lá resolver essa!!

Passo 2

Vamos recapitular o que vimos. As equações paramétricas correspondem a:

x = u cos ⁡ v ,       y = u sen ⁡ v ,         z = sen ⁡ u

No plano x y vamos ter vários círculos entre - π ≤ u ≤ π , e observe que se olharmos em cum plano z x ou z y a superfície tem a curva senoidal. Com isso, podemos ver que o gráfico I tem esse formato.

Vamos olhar as famílias de curvas da grade, isso ajuda a compreender o gráfico também.

Com v constante:

x = u cos ⁡ v = u c o n s t a n t e

y = u sen ⁡ v = u c o n s t a n t e

Então temos curvas de grade no plano vertical y = k x no eixo z .

Com u constante, temos uma projeção circular no plano z = sen ⁡ u .

Como x e y são constantes múltiplas de u e z = sen ⁡ u , cada um deles é uma onda senoidal, assim a superfície corresponde ao gráfico I.

Resposta

Gráfico I

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