Enunciado

Utilize coordenadas polares para determinar o volume do sólido.

Abaixo do paraboloide z = 18 - 2 x 2 - 2 y 2 e acima do plano x y .

Passo 1

Fala, pessoal!

A questão pede pra gente utilizar coordenadas polares para encontrar do sólido que está abaixo do paraboloide

z = 18 - 2 x 2 - 2 y 2

E acima do plano x y .

Vamos relembrar algumas fórmulas para polares, show?

x = r c o s   θ

y = r   s e n   θ

z = z

r 2 = x 2 + y 2

Passo 2

Para achar a região de integração, vamos achar a interseção do paraboloide com o plano.

Se estamos no plano x y , então z = 0 . Logo,

18 - 2 x 2 - 2 y 2 = 0

2 x 2 + 2 y 2 = 18

Dividindo todos os termos pares, então

x 2 + y 2 = 9

Mas lembra que

x 2 + y 2 = r 2

Assim, o domínio de integração em coordenadas polares será

D = r , θ   0 ≤ r ≤ 3 ,   0 ≤ θ ≤ 2 π }

Além disso,

z = 18 - 2 x 2 - 2 y 2

18 - 2 r 2

2 9 - r 2

Desta forma, o volume será dado por essa integral:

V = ∫ 0 2 π ∫ 0 3 2 9 - r 2   r   d r   d θ

Ou podemos colocar o 2 para fora da integral como uma constante:

2 ∫ 0 2 π ∫ 0 3 9 - r 2   r   d r   d θ

Passo 3

Fazendo a integral primeiro em relação a r :

V = ∫ 0 3 9 r - r 3   d r

9 r 2 2 - r 4 4 0 3 = 81 4

Agora em relação a θ :

2 ∫ 0 2 π 81 4 d θ

2 81 4 θ 0 2 π = 2 ⋅ 81 ⋅ 2 π 4 = 81 π

Belezaaa 😊

Resposta

81 π

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