Thomas 11ed , Capítulo 14 , Seção 14.4 , Exercício 42

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Regra da cadeia

Enunciado

Exercício 42

Suponha que substituamos coordenadas polares x e y em uma função diferenciável w

a) Mostre que

Diff(w,r)

e

[1/r]*Diff(w,theta)

b) Resolva as equações no item (a) para expressar f[x] e f[y] em termos de Diff(w,r) e Diff(w,theta) .
c) Mostre que

f[x]^2+f[y]^2

 

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Solução

Com o uso de coordenadas polares, a função w passa a ser função das variáveis r e theta , isto é, w . Basta agora usar a regra da cadeia para obter que

Diff(w,r)

Analogamente, em relação à variável theta , obtém-se

Diff(w,theta)

e basta agora dividir a última igualdade por r para obter o resultado do item.

b) As igualdades do item anterior definem um sistema de duas equações e duas incógnitas nas variáveis f[x] e f[y] . De fato, tem-se

Esse sistema pode ser resolvido de várias formas. Por exemplo, multiplicando a primeira equação por cos(theta) , a segunda por -sen(theta) e somando os resultados, obtém-se que

f[x]

Procedendo de maneira análoga com a variável f[y] obtém-se

f[y]

c) Elevando as igualdades acima ao quadrado, obtém-se

f[x]^2

f[y]^2

Somando, os termos que envolvem as duas derivadas parciais se cancelam, estanto apenas

f[x]^2+f[y]^2

 


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Henrique dos Reis


Publicado em: 14/12/2008
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