Enunciado

Uma superfície S é formada pelo cilindro x 2 + y 2 = 1 ,   - 1 ≤ z ≤ 1 , e por círculos no fundo e no topo. Suponha que você saiba que f é uma função contínua com f ± 1,0 , 0 = 2 , f 0 , ± 1,0 = 3 e f 0,0 , ± 1 = 4 . Estime o valor de ∫ ∫ S f x , y , z d S   usando a soma de Riemann, tomando retalhos S i j como os círculos do fundo e do topo, e a lateral dividida em quatro partes.

Passo 1

Fala, galera! =D

Precisamos estipular o valor de

∫ ∫ S f x , y , z d S

Usando a soma de Riemann, para a superfície definida pelo cilindro

x 2 + y 2 = 1

- 1 ≤ z ≤ 1

Com círculos no fundo e no topo, com

f ± 1,0 , 0 = 2

f 0 , ± 1,0 = 3

f 0,0 , ± 1 = 4

Os círculos na base e no topo pela equação tem raio igual a 1 , já que

x 2 + y 2 = r 2

Logo, a área desses círculos será igual a:

A t o p o = π r 2

π × 1 2 = π

Agora a área do corpo do cilindro será:

E por z variar de - 1 até 1 temos que a altura desse cilindro será igual a 2 , nos dando uma área total de:

A c o r p o = 2 × 2 π = 4 π

Logo cada 1 4   de lado desse corpo será igual a:

A 1 4   c o r p o = π

Passo 2

Isso já nos dá capacidade de escrever a integral por soma de Riemann em:

Soma das bases + somas no corpo

f 0,0 , 1 π + f 0,0 - 1 π + [ ( f 1,0 , 0 π + f - 1,0 , 0 π + f 0,1 , 0 π + f 0 , - 1,0 π ]

Substituindo pelos valores dados no enunciado:

8 π + 4 π + 6 π = 18 π

Resposta

18 π

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