Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a integral dupla de sobre a região , que é limitada pela elipse e pelo lado onde . Para isso, vamos usar algumas técnicas de cálculo integral e mudança de coordenadas.
Passo 2
Primeiro, vamos simplificar a região de integração. A equação descreve uma elipse. Para facilitar, vamos fazer uma mudança de variável que transforma essa elipse em um círculo.
Vamos definir:
Com essa mudança, a equação da elipse fica:
Agora, e variam dentro de um círculo unitário. Mas precisamos ajustar o diferencial de área para .
Passo 3
Calculamos o Jacobiano dessa transformação para ajustar o diferencial:
[
\frac{\partial(u, v)}{\partial(x, y)} =
dx,dy = 13 du,dv
= 3
]
Então, o diferencial de área se transforma assim:
Passo 4
Agora, nossa integral fica:
integral duplaR cos(x^2 + 9y^2),dx,dy = 13 integral duplau^2 + v^2 <= 1, u >= 0 cos(u^2 + v^2),du,dv
Vemos que representa metade do círculo unitário no plano .
Passo 5
Para calcular essa integral, vamos mudar para coordenadas polares. Definimos:
u = r cos theta e v = r sin theta
Onde du,dv = r,dr,dtheta varia de 0 a 1 e varia de a para cobrir a metade do círculo onde .