Thomas 11ed , Capítulo 14 , Seção 14.7 , Exercício 41

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Valores extremos e pontos de sela

Enunciado

Exercício 41

A placa circular plana da figura abaixo tem o formato da região x^2+y^2 .

[Maple

A placa, incluindo a fronteira onde x^2+y^2 , é aquecida de tal modo que a temperatura no ponto (x, y) é

T(x,y)

e a figura acima ilustra as isotermas da chapa, isto é, as curvas de nível da função temperatura. Encontre as temperaturas nos pontos mais quentes e mais frios da placa.

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Solução

As derivadas parciais da função temperatura são iguais a

Diff(T(x,y),x)

Diff(T(x,y),y)

e é claro que essas duas derivadas se anulam simultaneamente apenas no ponto (1/2, 0), sendo esse o único ponto crítico interior. Além disso, o valor da temperatura nesse ponto é igual a

T(1/2,0)

Observe que a fronteira da placa pode ser parametrizada por x(t) = cos(t) e y(t) = sen(t), com t no intervalo [0, . Logo, sobre a fronteira, a temperatura é dada pela função

T(cos(t),sen(t))

Analisando a derivada dessa função, que é dada por

Diff(T(cos(t),sen(t)),t)

conclui-se que ela assume o valor mínimo em t = 0, com T(cos(0), sen(0)) = 0, e o valor máximo em t , com T(cos(2*Pi/3),sen(2*Pi/3)) .

Comparando esses valores com o valor da temperatura no ponto crítico interior, conclui-se que o mínimo absoluto é dado por T(1/2,0) e o máximo absoluto é dado por T(cos(2*Pi/3),sen(2*Pi/3)) .

Compare esses resultados com o gráfico da função temperatura, ilustrado a seguir.

[Maple


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Thiago Veríssimo


Publicado em: 01/05/2007
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