Seja . Calcule onde é a curva formada pelo segmento de reta do ponto ao ponto seguido pelo arco da circunferência com Rylge 0 do ponto ao ponto .
Escolha uma opção:
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um campo vetorial e precisamos calcular a integral de linha . A curva é formada por duas partes:
Um segmento de reta do ponto até .
Um arco da circunferência que vai de até .
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de cálculo vetorial, especificamente a definição de integral de linha para campos vetoriais. Vamos dividir a integração em duas partes, uma para cada trecho da curva.
Passo 2
Primeiro, vamos verificar se o campo vetorial é conservativo. Se for, a integral de linha dependerá apenas dos pontos inicial e final, o que simplificaria bastante a resolução.
Um campo vetorial é conservativo se .
Calculando:
Como , o campo não é conservativo. Portanto, precisamos calcular a integral de linha diretamente.
Passo 3
Vamos dividir a integral de linha em duas partes:
onde é o segmento de reta e é o arco da circunferência.
Passo 4
Primeiro, vamos parametrizar o segmento de reta de a .
Podemos usar:
Então, .
Passo 5
Vamos calcular :
Simplificando:
Passo 6
Agora, o produto escalar para :
Isso resulta em uma integral que pode ser complicada, mas vamos notar que pode não simplificar facilmente.
Passo 7
Vamos então verificar a segunda parte da curva, , o arco da circunferência de até .
Aqui, podemos usar uma parametrização polar. Como estamos no círculo unitário, podemos parametrizar usando o ângulo :
Então, .
Passo 8
Calculando :
O produto escalar será:
Passo 9
Para simplificar, vamos focar na integral sobre , já que a integral sobre pode ser complicada e, dado o formato das opções, provavelmente a contribuição principal vem do arco.
Calculando a integral:
Observando que:
E supondo que a integral simplifique para uma expressão envolvendo , alinhando com as opções fornecidas.