MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia III 1a. Lista de Exercícios - 1o. semestre de 2016

Transcrição

1 MAT55 - Cálculo iferencial e Integral para ngenharia III a. Lista de xercícios - o. semestre de 6. Calcule as seguintes integrais duplas: (a) (y xy )dxdy, onde = {(x, y) : x, y }. esp. (a) x sin y dxdy, onde = {(x, y) : x, y π}. esp. 5( ). 6 (c) 7 dxdy, onde = [, ] [, ]. esp. (c) ln. x+y 6. etermine o volume do sólido limitado pela superfície z = x x + y e os planos x =, x =, y =, y = e z =. esp. 5 ( ).. (a) etermine o volume do sólido contido no primeiro octante limitado por z = 9 y e pelo plano x =. esp. 6. Uma piscina tem formato circular de raio m e profundidade variando linearmente de sul a norte, sendo que no extremo sul é de m e no extremo norte é de m. Calcule o volume da piscina. esp. 7π. Calcule as integrais iteradas x y (x + y) dydx e As respostas contradizem o Teorema de Fubini? xplique. x y (x + y) dxdy. esp. e. 5. Calcule as seguintes integrais duplas: (a) xy dxdy, onde = {(x, y) : x, x y x}. esp. (a). (x xy) dxdy, onde = {(x, y) : x, x y x}. esp. 9. (c) e x/y dxdy, onde = {(x, y) : y, y x y }. esp. (c) e e. (d) x cos y dxdy, onde é a região limitada por y =, y = x, x =. esp. (d) ( cos )/. (e) y dxdy, onde é a região limitada por y = x 6 e y = x. esp. (e) 5. (f) xy dxdy, onde é a região do primeiro quadrante limitada pela circunferência de centro (, ) e raio. esp. (f). 8 (g) (x tg x + y + ) dxdy, onde = {(x, y) : x + y }. esp. (g) 8π. (h) Calcule e y x dxdy sendo a região plana limitada por: y x = ; y x = ; y = x e y = x. esp. (h) e. 6. etermine o volume do sólido S em cada um dos seguintes casos: (a) S é limitado superiormente pelo parabolóide z = x + y e sua projeção no plano xy é a região limitada por y = x e x = y. esp. (a) 6 5.

2 S é limitado superiormente por z = xy e sua projeção no plano xy é o triângulo de vértices (, ), (, ) e (, ). esp. 8. (c) S é a região do primeiro octante limitada pelo cilindro x + z = 9 e pelo plano x + y =. esp. (c) 6 ( 5 7) + 9 arcsen( ). (d) S é limitado pelos planos x =, y =, z = e x + y + z =. esp. (d) 6. (e) S é a região do primeiro octante limitada pelo cilindro x + y = e pelos planos y = z, x = e z =. esp. (e). (f) S é limitado pelos cilindros x + y = a e y + z = a, onde a >. esp. (f) 6 a. 7. screva as duas integrais iteradas correspondentes à integral dupla f(x, y) dx dy, onde é a região do plano limitada pelas curvas y = x + x + e x y + =. 8. Calcule as seguintes integrais, invertendo a ordem de integração: (a) (d) y e x dxdy x e y dydx (e) 9 y y y cos(x ) dxdy y sen(x ) dxdy. (c) π/ arcsin y cos x + cos x dxdy esp. (a) (e 9 )/6, sin 8, (c) ( )/, (d) (e ), (e) (sin() ). 9. Calcule as integrais: (a) x dxdy, onde é o disco de centro na origem e raio 5. xy dxdy, onde é a região do primeiro quadrante limitada pelas circunferências x + y = e x + y = 5. (c) dxdy, onde é a região interior à cardioide r = +sin θ e exterior à circunferência x + y r =. (d) (x + y ) dxdy, onde é a região limitada pelas espirais r = θ e r = θ, com θ π. (e) (f) (e x y ) dxdy, onde é a região limitada pelo semicírculo x = y e o eixo y. (x ) + y dxdy sendo = {(x, y) : x + y, y }. esp. (a) zero, 69 8, (c), (d) π5 (e) π ( e ), (f) sboce a curva e calcule a área da região indicada: (a) a regio limitada por um laço da rosácea r = cos θ π esp. a região limitada pela lemniscata r = cos θ esp... etermine o volume da região interior à esfera x + y + z = a e exterior ao cilindro x( + y ) = ax, com a >. esp. 6a π +. etermine a massa e o centro de massa da lâmina que ocupa a região e tem densidade δ, nos seguintes casos: (a) = {(x, y) : x, y } e δ(x, y) = x.

3 é o triângulo de vértices (, ), (, ), (, ) e δ(x, y) = x + y. (c) é a região do primeiro quadrante limitada pela parábola y = x e a reta y = e δ(x, y) = xy. (d) é a região limitada pela parabola y = x e a reta y = x e δ(x, y) =. (e) = {(x, y) : y sin x, x π} e δ(x, y) = y. esp. (a), (, ), 6, (, ), (c), (, ), (d) 7, ( 8, ) (e) π, ( π, 6 ) π. etermine os momentos de inércia I x, I y e I das lâminas descritas nos itens (c) e (d) do exercício anterior. esp. (c),, 6 8, (d) 89, 69 8, (a) Calcule a massa de = {(x, y) : (x y + ) + (x + y ) }, com função densidade δ(x, y) = x y + 8. esp. 5π. Calcule a massa de = {(x, y) x, x y } com função densidade δ(x, y) = e y + x. esp. (e 5 ). (c) Calcule o momento de inércia I com relação a origem de = {(x, y) : x + y, x + y }, a b onde a >, b > e função densidade δ(x, y) =. esp. ab(a + b ) π π. 5. Calcule usando mudança de coordenadas: (a) (x y ) sen((x + y) ) dxdy, onde é o paralelogramo de vértice (, ), ( π, π), ( π, ) e ( ) ( π, π π ). esp. cos( π ). ( ) π(y x) cos dy dx, onde a região do o quadrante limitada pelas retas x + y = e (y + x) x + y =. esp.. π 6. Calcule as integrais iteradas: (a) z y xyz dxdydz π z z sin y dxdzdy. esp. (a) 8, Calcule as integrais triplas: (a) yz dxdydz, onde = {(x, y, z) : z, y z, x z + }. y dxdydz, onde é a região abaixo do plano z = x + y e acima da região no plano xy limitada pelas curvas y = x, y = e x =. (c) xy dxdydz, onde é o tetraedro sólido com vértices (,, ), (,, ), (,, ) e (,, ). (d) z dxdydz, onde é limitada pelos planos x =, y =, z =, y + z = e x + z =. (e) x dxdydz, onde é limitada pelo parabolóide x = y + z e pelo plano x =. esp. (a) 7, 5, (c), (d) 6π, (e) etermine a massa e o centro de massa do cubo Q = [, a] [, a] [, a] cuja densidade é dada pela função δ(x, y, z) = x + y + z. esp. a 5, (7a/, 7a/, 7a/). 9. etermine os momentos de inércia de um cubo de densidade constante k e aresta L se um dos seus vértices é a origem e três de suas arestas estão sôbre os eixos coordenados. esp. I x = I y = I z = kl5.

4 . Calcule as seguintes integrais: (a) (x +y ) dxdydz, onde é a região limitada pelo cilindro x +y = e pelos planos z = e z =. y dxdydz, onde é a região entre os cilindros x + y = e x + y =, limitada pelo plano xy e pelo plano z = x +. (c) x dxdydz, onde é o sólido limitado pelo cilindro x + y =, pelo cone z = x + y e contido no semiespaço z. esp. (a) π,, (c) π/5.. etermine o volume da região limitada pelos parabolóides z = x + y e z = 6 x y. esp.6π.. etermine a massa e o centro de massa do sólido S limitado pelo parabolóide z = x + y o pelo plano z = a (a > ), se S tem densidade constante K. esp. πka /8, (,, a/).. Calcule as integrais: (a) (x + y + z ) dxdydz, onde B é a bola unitária x + y + z. (c) B y dxdydz, onde é a parte da bola unitária x + y + z contida no primeiro octante. x + y + z dxdydz, onde é a região interior ao cone φ = π/6 e à esfera ρ =. esp. (a) π/5, π/, (c) π( ).. etermine a massa de um hemisfério sólido H de raio a se a densidade em qualquer ponto é proporcional a sua distância ao centro da base. esp. Kπa /, onde K é a constante de proporcionalidade. 5. Calcule o volume da região limitada pelo elipsóide x a 6. Calcule a integral + y b + z c = esp. πabc. x dxdydz, onde = {(x, y, z) : x + y 9 + z, x }. esp. π. 7. Calcule a massa do sólido = {(x, y, z) : x +y +z b, z a > }, com a < b e δ(x, y, z) = z. esp. π (b a ). 8. (a) Calcule o volume da região acima do cone z = x + y e dentro da esfera x + y + z = a. esp. a π ( ) Calcule a massa da região acima do cone z = x + y, dentro da esfera x +y +z = az, a > com δ(x, y, z) = x + y esp. πa5. (c) Calcule x + y + z dx dy dz, onde V o slido limitado por x + y + z = z, z = V x + y e z = (x + y ) esp. (9 )π 9. Calcule a massa da região limitada por:. (a) z(x + y ) =, z =, x + y =, x + y =, com x e y e δ(x, y, z) = esp. π ln. z = x + y, x + y y =, para x com δ(x, y, z) = esp. 9. (c) x + y = + z, x + y = com δ(x, y, z) = z ; esp. 9π.

5 (d) x + y = + z, x + y = z, para z a com δ(x, y, z) = z ; esp. πa. (e) x + y 9 = + z, x + y 9 = z com δ(x, y, z) = ; esp. 8π. (f) x + y = + z, x + y = + z, para z a com δ(x, y, z) = z. esp. π( a5 + a ). 5. (a) Calcule (x + y + z)(x + y z)dxdydz para limitada por: x + y + z =, x + y + z =, x + y z =, x + y z =, x y z = e x y z = ; esp.. Calcule a massa do sólido = {(x, y, z) (x + y + z) + (x + y z) + (x y z) 5, x + y + z, x + y z }, onde a densidade δ(x, y, z) = (x + y + z)(x + y z). esp. 65. Calcule z dxdydz, onde é limitada por: (a) x + y = + 9 z, x + y = + z 9, para z. esp. 7π. z = (x ) + y ; z = x + y ; x + y =. esp. π.. Seja a região do o octante limitada pela esfera x + y + z = e pelo plano y = x, e contida no semiespaço y /. Calcule a massa de sendo δ(x, y, z) = y a sua densidade. esp. π.. Calcule a integral 5 5 x 5 x y + x + y + z dzdydx. esp. π (5 arctan(5)).. Use a transformação x = u, y = v, z = w para calcular o volume da região limitada pela superfície x + y + z = e pelos planos coordenados esp Calcule a massa da região limitada por: x +y +z r ; x +y r +z, com δ(x, y, z) = x +y. esp. πr 5 /. 6. Calcule a massa do sólido limitado por u + v + w = v, u + v + w = v, com v u + w, sendo a densidade δ(u, v, w) = u + w. esp π. 7. Calcule a massa do sólido dado por S = {(u, v, w) : u + v + w, u + v + w u} sendo a densidade δ(u, v, w) = u. esp. 9 8 π. 6. 5