Enunciado

Identifique a superfície dada a equação vetorial

r s , t = 3 c o s   t   , s , s e n t   t   ,     - 1 ≤ s ≤ 1

Passo 1

Fala pessoal, para analisar a superfície precisamos achar a equação parametrizada para facilitar a compreensão.

Para isso vamos igualar as componentes da equação a uma função   f x , y , z .

Sendo assim :

x = 3   c o s   ( t )

y = s

z =   s e n   ( t )

Para analisar a superfície vamos precisar encontrar a relação de x   ,   y   e   z   .

Podemos ver que x   ,   z dependem de t   , logo o primeiro passo que teremos que fazer é escrever essas equações sem esse parâmetro, para podemos analisar com mais facilidade.

E analisar graficamente como elas seriam, beleza?

Passo 2

Vamos começar tirando os parâmetros s   e   t   das equações:

x = 3   c o s   ( t )

z =   s e n   ( t )

Precisamos pensar em como sumir com o parâmetro t .

Uma maneira de sumir com c o s   ( t ) e s e n   ( t ) e tentar achar c o s 2   ( t ) + s e n 2   ( t ) = 1 . Esse é um bizu que podemos usar em vários tipos de questões.

Bom , então vamos começar elevando cada equação ao quadrado:

x 2 = 3 2   c o s 2   ( t )

z 2 =   s e n 2   ( t )

Beleza , precisamos deixar o c o s 2   ( t ) ,logo:

  x 2 9 =   c o s 2   ( t )

Somando as duas equações:

x 2 9 + z 2 = c o s 2   ( t )   +   s e n 2   ( t )

x 2 9 + z 2 = 1

Passo 3

Beleza, já achamos que a nossa superfície tem a seguinte equação:

x 2 9 + z 2 = 1

Bom, mas como sabemos que tipo de superfície ela será???

Olha, existem algumas equações padrões para representar superfícies. Como podemos ver, os valores que dividem x 2 e z 2 são diferentes, porém os sinais de ambos são iguais. Quando isso acontece se trata de uma elipse cilíndrica . Sua fórmula é:

x 2 a + z 2 b = 1

Se desenharmos o seu gráfico acharemos :

Ou seja, será um cilindro elíptico .

Porém o cilindro foi delimitado na região onde :

- 1 ≤ s ≤ 1

Como sabemos que y = s , podemos reescrever os intervalos sendo :

- 1 ≤ y ≤ 1

Construindo o gráfico teremos :

Resposta

A superfície é um cilindro elíptico.

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