(2.0pt) Mostre que a função
, satisfaz a equação de Laplace
Passo 1
Neste exercício, a gente precisa verificar se a função
satisfaz a equação de Laplace:
Isso envolve calcular as segundas derivadas parciais de
em relação a
e
e somá-las para ver se o resultado é zero. A equação de Laplace é fundamental em várias áreas da matemática e física, como em problemas de potencial elétrico e fluxo de fluidos.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a segunda derivada parcial de
em relação a
, ou seja,
.
Começamos encontrando a primeira derivada de
em relação a
:
Derivando termo a termo:
Agora, derivamos novamente em relação a
:
Derivando termo a termo:
Passo 3
Agora, vamos calcular a segunda derivada parcial de
em relação a
, ou seja,
.
Primeiro, encontramos a primeira derivada de
em relação a
:
Derivando termo a termo:
Agora, derivamos novamente em relação a
:
Derivando termo a termo:
Passo 4
Com as segundas derivadas parciais calculadas, vamos somá-las para verificar a equação de Laplace:
Simplificando os termos:
Resposta
A soma das segundas derivadas parciais é igual a zero:
Portanto, a função
satisfaz a equação de Laplace.
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<html><head></head><body><div>(2.0pt) Utilizando os 5 passos dados em aula esboce o gráfico da seguinte função <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.566ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“17.764ex” height=“2.452ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -833.9 7851.8 1083.9”><title>h(x, y) = 4 x^2 + y^2</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“210E” d=“M137 683Q138 683 209 688T282 694Q294 694 294 685Q294 674 258 534Q220 386 220 383Q220 381 227 388Q288 442 357 442Q411 442 444 415T478 336Q478 285 440 178T402 50Q403 36 407 31T422 26Q450 26 474 56T513 138Q516 149 519 151T535 153Q555 153 555 145Q555 144 551 130Q535 71 500 33Q466 -10 419 -10H414Q367 -10 346 17T325 74Q325 90 361 192T398 345Q398 404 354 404H349Q266 404 205 306L198 293L164 158Q132 28 127 16Q114 -11 83 -11Q69 -11 59 -2T48 16Q48 30 121 320L195 616Q195 629 188 632T149 637H128Q122 643 122 645T124 664Q129 683 137 683Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(576,0)”><path 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247Q415 397 419 404Q432 431 462 431Q475 431 483 424T494 412T496 403Q496 390 447 193T391 -23Q363 -106 294 -155T156 -205Q111 -205 77 -183T43 -117Q43 -95 50 -80T69 -58T89 -48T106 -45Q150 -45 150 -87Q150 -107 138 -122T115 -142T102 -147L99 -148Q101 -153 118 -160T152 -167H160Q177 -167 186 -165Q219 -156 247 -127T290 -65T313 -9T321 21L315 17Q309 13 296 6T270 -6Q250 -11 231 -11Q185 -11 150 11T104 82Q103 89 103 113Q103 170 138 262T173 379Q173 380 173 381Q173 390 173 393T169 400T158 404H154Q131 404 112 385T82 344T65 302T57 280Q55 278 41 278H27Q21 284 21 287Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” transform=“translate(523,363) scale(0.707)” data-mjx-texclass=“ORD”><g data-mml-node=“mn”><path data-c=“32” d=“M109 429Q82 429 66 447T50 491Q50 562 103 614T235 666Q326 666 387 610T449 465Q449 422 429 383T381 315T301 241Q265 210 201 149L142 93L218 92Q375 92 385 97Q392 99 409 186V189H449V186Q448 183 436 95T421 3V0H50V19V31Q50 38 56 46T86 81Q115 113 136 137Q145 147 170 174T204 211T233 244T261 278T284 308T305 340T320 369T333 401T340 431T343 464Q343 527 309 573T212 619Q179 619 154 602T119 569T109 550Q109 549 114 549Q132 549 151 535T170 489Q170 464 154 447T109 429Z”></path></g></g></g></g></g></svg></mjx-container></span>.</div>
</body></html>
(2.0pt) Calcule
, onde
é a região limitada pelas retas
e o eixo
. Faça um esboço da região.
<html><head></head><body><div>(2.0pt) Utilize coordenadas polares para determinar o volume do sólido delimitado pelas superfícies <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.464ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“15.11ex” height=“2.351ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -833.9 6678.6 1038.9”><title>z = 9 - x^2 - y^2</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D467” d=“M347 338Q337 338 294 349T231 360Q211 360 197 356T174 346T162 335T155 324L153 320Q150 317 138 317Q117 317 117 325Q117 330 120 339Q133 378 163 406T229 440Q241 442 246 442Q271 442 291 425T329 392T367 375Q389 375 411 408T434 441Q435 442 449 442H462Q468 436 468 434Q468 430 463 420T449 399T432 377T418 358L411 349Q368 298 275 214T160 106L148 94L163 93Q185 93 227 82T290 71Q328 71 360 90T402 140Q406 149 409 151T424 153Q443 153 443 143Q443 138 442 134Q425 72 376 31T278 -11Q252 -11 232 6T193 40T155 57Q111 57 76 -3Q70 -11 59 -11H54H41Q35 -5 35 -2Q35 13 93 84Q132 129 225 214T340 322Q352 338 347 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