Teorema de Stokes
Sejam a curva parametrizada por e um campo vetorial em .
Utilize o Teorema de Stokes para calcular a integral de linha do campo vetorial ao longo de .
Passo 1
Beleza, galera! O Teorema de Stokes nos diz que
Então logo de cara temos que calcular o rotacional de .
Tranquilo, agora temos que encontrar o vetor normal.
Passo 2
Para encontrar o vetor normal, vamos usar a parametrização que o problema nos deu.
Beleza, tem algumas identidades trigonométricas que podemos usar pra salvar a nossa vida, por exemplo.
Substituindo na parametrização que o problema nos deu, vamos ter o seguinte:
Então podemos escolher a seguinte parametrização:
Onde
Está reconhecendo essa parametrização?
Temos cosseno de alguma coisa no e seno de alguma coisa no , isso lembra a parametrização de uma circunferência, mas repara que os caras que multiplicam o seno são diferentes dos caras que multiplicam o cosseno, então temos os eixos da circunferência retorcidos. Isso os diz que essa parada é uma elipse! Olha a parametrização geral da elipse:
Então, temos , , e .
Outra coisa legal de perceber é que os termos dentro do seno e do cosseno estão como ao invés de . Isso faz com que o variando de até faça com que varie de até , formando assim a elipse inteira ;)
Passo 3
Show! Agora podemos calcular o vetor normal.
Como a parametrização da nossa elipse ta com o seno e o cosseno positivos sabemos que estamos percorrendo ela no sentido trigonométrico (anti-horário). Então usando a regra da mão direita dá pra ver que o vetor normal tem que estar no sentido positivo de ! Então ta certinho o que a gente achou.
Passo 4
Voltando para o Teorema de Stokes:
Já vimos que a nossa superfície é algum tipo de elipse e a área da elipse é dada por
Onde e são os semieixos que também já achamos lá em cima.
Logo: