Exercícios Resolvidos de Integrais Duplas sobre Regiões Retangulares

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Enunciado

Calcule a integral iterada.

∫ 2 4 ∫ - 1 1 ( x 2 + y 2 ) d y   d x

Passo 1

Opa, belezinha? Vamos continuar com as nossas integrais duplas 😊

Como ela já está montada, a gente vai começar resolvendo de dentro pra fora, assim:

∫ 2 4 ∫ - 1 1 ( x 2 + y 2 ) d y   d x

Passo 2

Vamos calcular a integral de dentro em relação a y (lembre-se, tome x como constante!)

Vamos focar só nessa integral entre colchetes, por enquanto:

∫ - 1 1 ( x 2 + y 2 ) d y

Pra resolver essa integral vamos separar em 2 integrais, lembrando que como tudo que não é x aqui pode ser considerado constante, vamos ter que:

x 2 ∫ - 1 1 d y + ∫ - 1 1 y 2 d y

Integrando isso daí, ficamos com

x 2 ⋅ [ y ] - 1 1 + y 3 3 - 1 1

Vamos substituir esses valores onde temos y

x 2 1 - - 1 + 1 3 3 - - 1 3 3

Então temos isso aqui

x 2 2 + 1 3 + 1 3

Aí chegamos no nosso resultado da primeira integral, tendo isso aqui

2 x 2 + 2 3

Passo 3

Agora vamos pegar esse resultado que a gente achou e colocar na integral de fora

∫ 2 4 2 x 2 + 2 3   d x

E estamos integrando agora em relação a x , vamos separar essa integral em duas também e colocar as constantes para fora 😊

2 ∫ 2 4 x 2   d x + 2 3 ∫ 2 4 d x

2 ⋅ x 3 3 2 4 + 2 3 x 2 4

Agora substituindo os valores dos limites onde temos x , ficamos com

2 ⋅ 4 3 - 2 3 3 + 2 3 4 - 2

Agora, vamos lembrar rapidinho como a gente faz essa potenciação! Vou dar um exemplo aqui e a gente vai usar isso pras outras potenciações!

4 3 = 4 ⋅ 4 ⋅ 4 = 64

Então ficamos com

2 ⋅ 64 - 8 3 + 2 3 2

Fazendo essas substrações temos

2 ⋅ 56 3 + 2 3 ⋅ 2

Agora fazendo essas multiplicações ai, temos que

112 3 + 4 3

Como a gente tem duas frações com o mesmo denominador, podemos somar os numeradores, e ai ficamos com

112 + 4 3 = 116 3

Então temos que

∫ 2 4 ∫ - 1 1 ( x 2 + y 2 ) d y   d x = 116 3

Resposta

∫ 2 4 ∫ - 1 1 ( x 2 + y 2 ) d y   d x = 116 3

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