Thomas 11ed , Capítulo 15 , Seção 15.3 , Exercício 29

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Integrais duplas na forma polar

Enunciado

Exercício 29

Encontre a altura média do hemisfério z acima do disco x^2+y^2 no plano xy.

Voltar ao Topo  
Solução

A média de uma função f(x, y) em um domínio D é definida por

m

onde A é a área do domínio. No caso do exercício, a função é dada por f(x,y) e D é o disco x^2+y^2 . Como o disco tem área A , segue-se que a média da função é dada por

m

A integral acima é mais facilmente calculada usando coordenadas polares. De fato, nessas coordenadas o disco D corresponde ao retângulo D1= [0, x[0, a], e portanto a integral acima é igual a

Int(Int(sqrt(a^2-x^2-y^2),x

A integral Int(sqrt(a^2-r^2)*r,r pode ser calculada usando a substituição u . Procedendo dessa maneria, obtém-se que

Int(Int(sqrt(a^2-r^2)*r,r

Substituindo esse valor na expressão da média da função obtém-se que

m

``

Observe que, da fórmula da média, segue-se que m*A é o volume abaixo do gráfico da função f(x, y), onde m*A é também o volume de um cilíndro de altura m e base igual ao disco D. Essa interpretação geométrica da média está ilustrada na figura abaixo, em que o cilindro de base D e alutra m está ilustradado na cor cinza.

[Maple


--------------------------------
Juliana Góes


Publicado em: 13/05/2007
Voltar ao Topo