Calcule onde é a região do primeiro quadrante do plano , limitada pelas curvas , , e .
Passo 1
Como temos os termos e mais de uma vez nas equações que limitam a região de integração, vamos fazer a seguinte substituição:
Passo 2
Agora vamos calcular o Jacobiano dessa transformação.
Nesse caso, escrever as equações de e de em função das novas variáveis e não é muito simples. Por isso, vamos usar um recurso para facilitar nossa vida, em vez de calcular , vamos calcular (que é o inverso do Jacobiano que queremos).
Temos, então:
Esse valor que encontramos ainda não é o Jacobiano:
Deveríamos, agora, escrever esse Jacobiano em função de e , as nossas novas variáveis. Porém, isso seria trabalho desnecessário, repare que essa expressão é o inverso do que temos na nossa integral.
Digamos que escrevemos em função de e e encontramos uma expressão , teremos:
Como o termo também está na integral, eles se cancelam! A integral passa a ser então:
Passo 3
Agora precisamos descobrir os intervalos de integração no domínio . Lembrando da definição das variáveis:
Muito mais simples, não é? A integral iterada será então:
Passo 4
Integrando em relação a , temos:
Passo 5
Integrando, agora, em relação a :