Enunciado

Reescreva a integral

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

Como uma integral iterada na ordem d x   d y   d z .

Passo 1

Faaaaaala meus queridos, tudo na paz com vocês?! Bora lá!

Nossa missão é reescrever a seguinte integral:

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

Como uma integral iterada na ordem d x d y d z .

Vamos pensar juntos um pouco, beleza?

Olhando para os intervalos de integração, temos que nossa região de integração é a seguinte:

- 1 ≤ x ≤ 1

x 2 ≤ y ≤ 1

0 ≤ z ≤ 1 - y

Lembra que sempre integramos primeiro os termos que tem função nos limites, e o ultimo vai depender apenas de valores numéricos.

Essa é a ordem de integral que queremos determinar:

∭ d x d y d z

Sabemos pela ordem de integração que a variação em x e y vão depender de funções, já em z   de valores numéricos.

Esse vai ser nosso objetivo, escrever as variáveis em função das outras. E para isso vai te ajudar muito fazer um esboço gráfico das regiões, utilize um software gráfico de sua preferência.

Porque utilizar um gráfico? Porque você vai entender o comportamento da função com precisão.

Vamos nessa!!!

Passo 2

Vamos começar analisando nossos intervalos de integração.

- 1 ≤ x ≤ 1

x 2 ≤ y ≤ 1

0 ≤ z ≤ 1 - y

Desses intervalos podemos concluir que:

x 2 ≤ y ≤ 1

x = ± y

E,

0 ≤ z ≤ 1 - y

z = 1 - y

Fazendo o gráfico para ter uma maior precisão das curvas, temos que:

Agora, quero que você olhe para o plano z y . Perceba que vamos ter a seguinte imagem:

Dessa imagem podemos dizer que:

0 ≤ y ≤ 1 - z

0 ≤ z ≤ 1

Já determinamos os intervalos do eixo y e z , agora estamos interessados no eixo x . Repare que no eixo a variação é de:

x = ± y

- y ≤ x ≤ y

Agora, temos as informações para montar a integral. Vamos nessa!!!

Passo 3

Já temos os novos intervalos de integração, que são:

- y ≤ x ≤ y

0 ≤ y ≤ 1 - z

0 ≤ z ≤ 1

E nosso objetivo é escrever na ordem:

d x   d y   d z

Substituindo na integral, vamos ter:

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

Ambas as integrais tem a mesma resposta, só estão escritas em outras variáveis.

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

Resposta

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

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