Enunciado

Faça o esboço do sólido cujo volume é dado pela integral e calcule essa integral.

16.

∫ 0 π 2 ∫ 0 2 ∫ 0 9 - r 2 r d z d r d θ

Passo 1

Fala, gente! Tudo belê?

A questão pede o esboço e o cálculo do volume de um sólido definido por essa integral aqui, ó:

∫ 0 π 2 ∫ 0 2 ∫ 0 9 - r 2 r d z d r d θ

Observando essa integral, percebe que ela é delimitada por coordenadas cilíndricas?

Ela tem expressões bem parecidas com as coordenadas polares, olha aqui:

x = r c o s θ y = r s e n θ z = z

Belê? 😉

Passo 2

Assim, a região de integração do nosso sólido é dada por coordenadas cilíndricas:

E = r , θ , z |   0 ≤ θ ≤ π 2 ,   0 ≤ r ≤ 2 ,   0 ≤ z ≤ 9 - r 2

Temos o esboço do sólido:

Aqui temos a representação do sólido da região delimitada do primeiro octante envolvido pelo cilíndro circular, delimitado por um parabolóide circular e delimitado abaixo pelo plano.

Passo 3

Agora vamos calcular a integral:

∫ 0 π 2 ∫ 0 2 ∫ 0 9 - r 2 r d z d r d θ

De dentro para fora, primeiro integrando em relação a z :

∫ 0 9 - r 2 r d z

[ r z ] 0 9 - r 2 = 9 r - r 3

Agora integrando em relação a r :

∫ 0 2 9 r - r 3 d r

9 r 2 2 - r 4 4 0 2

Substituindo os limites de integração...

9 ⋅ 2 2 2 - 2 2 4 - 0 = 18 - 4 = 14

Agora em relação a θ :

∫ 0 π 2   14   d θ

Podemos colocar o 14 para fora da integral, como uma constante:

14 ∫ 0 π 2   d θ

Assim,

14 θ 0 π / 2 = 14 π 2 = 7 π

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Resposta

∫ 0 π 2 ∫ 0 2 ∫ 0 9 - r 2 r d z d r d θ = 7 π

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Identifique a superfície cuja equação é dada. 2 r 2 + z 2 = 1
Identifique a superfície cuja equação é dada. z = 4 - r 2
Marque o ponto cujas coordenadas cilíndricas são dadas. A seguir, encontre as coordenadas retangulares do ponto. ( 1 , π ,e ) ( 1 , 3 π / 2 ,2 )
Descreva em palavras a superfície cuja equação é dada. θ = π 4
Descreva em palavras a superfície cuja equação é dada. r = 5