Enunciado

Use uma calculadora ou um computador para encontrar o comprimento do laço, com precisão de quatro casas decimais.

r = 4 sen ⁡ 3 θ

Passo 1

Falaeee, beleza?? Bom... o enunciado nos deu a seguinte expressão de uma curva (dada em coordenadas polares):

r = 4 sen ⁡ 3 θ

Queremos calcular o comprimento de um laço dessa curva com precisão de 4 casas decimais.

E, para isso, o enunciado nos pede para usarmos uma calculadora ou um software matemático.

Espera um pouco... Como assim laço??

Bom... se a gente plotar nossa curva, obteremos a seguinte figura:

Perceba que parece uma flor com três pétalas. Assim, queremos calcular o comprimento de uma dessas “pétalas”.

Para isso, o comprimento L é dado por:

L = ∫ a b r 2 + d r d θ 2

Agora podemos aplicar!!! 😉

Passo 2

Vamos calcular primeiro a derivada de r .

Sabemos que:

r = 4 sen ⁡ 3 θ

Derivando, temos:

d r d θ = d d θ 4 sen ⁡ 3 θ

Colocando a constante para fora:

d r d θ = 4 d d θ sen ⁡ 3 θ

E aplicando a Regra da Cadeia:

d r d θ = 4 ⋅ 3 cos ⁡ 3 θ ∴

d r d θ = 12   cos ⁡ 3 θ

Passo 3

Desta forma, como r = 4 sen ⁡ 3 θ e geramos essa figura para 0 ≤ θ ≤ π :

L = ∫ a b r 2 + d r d θ 2 ∴

L = ∫ 0 π 4 sen ⁡ 3 θ 2 + 12 cos ⁡ 3 θ 2 d θ

Resolvendo com o auxílio de uma calculadora, teremos:

L = 26 , 7298

Resposta

L = 26,7298

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Calcule o comprimento exato da curva polar r = e 2 θ 0 ≤ θ ≤ 2 π
Calcule o comprimento exato da curva polarr = theta 0 = theta = 2 pi
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Trace a curva com uma ferramenta gráfica e calcule seu comprimento r = cos 4 ⁡ θ 4
Calcule o comprimento exato da curva polarr = theta^2 0 = theta = 2 pi