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use uma integral dupla para encontrar o volume do sólido delimitado pelo plano z=2-x-y (0,1) (0,2)

Sagot :

Por meios dos cálculos realizados, chegamos a conclusão de que o volume do sólido entre estas superfícies é igual a [tex]\boxed{\bf V = 1 \: u.v}[/tex]

Explicação

Temos as seguintes informações:

[tex] \underbrace{{ \bf z = 2 - x - y}}_{plano} \: \: e\: \: \underbrace{{ \bf R = [0,1] \times [0,2]}}_{ ret \hat{a}ngulo}[/tex]

O objetivo é determinarmos o volume entre estas superfícies acima.

  • Volume:

Para calcular o volume deste sólido, podemos tanto usar a integração dupla, como a integração tripla, só que de acordo com a questão, devemos montar uma integral dupla dada pela relação:

[tex] \: \: \: \: \: \: \: \:\:\:\:\: \:\:\:\:\boxed{\bf V = \int\int_R f(x,y) dA} \\ [/tex]

Onde R é a região de integração e f(x,y) a função a qual queremos o volume em um dado intervalo.

  • Retângulo de integração:

Como foi mencionado anteriormente, as integrais devem ser montadas sobre uma região R, que é basicamente as delimitações do sólido.

  • Se plotarmos um gráfico, iremos notar que o retângulo [tex]\bf R = [0,1]\times[0,2] [/tex] é quem faz este papel, ou seja, retângulo de integração.

Organizado este retângulo de uma forma mais simples para o entendimento, temos:

[tex]\bf R = \{(x,y)\in \mathbb{R^2}/ \: 0 \leqslant x \leqslant 1, \: 0 \leqslant y \leqslant 2\} \\ [/tex]

Vale ressaltarmos sobre o Teorema de Fubini, que nos diz que em integrações de regiões retangulares, a ordem de integração não interfere no resultado. Matematicamente:

[tex]\boxed{\bf \int\int_R f(x,y)dA = \int_{a}^{b} \int_{c}^{d}f(x,y) dydx = \int_{c}^{d} \int_{a}^{b}f(x,y) dxdy} \\ [/tex]

••••____________••••_____________••••

Como fizemos toda a introdução, vamos agora partir para o cálculo do volume em si. Vale ressaltar que a função [tex] \bf f(x,y) [/tex] é basicamente o plano fornecido, uma vez que [tex] \bf f(x,y) = z[/tex]. Logo:

[tex]\int_{0}^{2}\int_{0}^{1}2 - x- y\:dxdy\:\:\to\:\: \boxed{ \blue{\int_{0}^{2} } \boxed{ \red{ \int_{0}^{1}2 - x - y \: dx}}\blue{dy}}\\[/tex]

Agora basta calcular cada uma das integrais separadamente.

  • Primeiro vamos resolver a integral vermelha e em seguida substituir o valor na integral azul.

[tex]\int_{0}^{1}2 - x - y \: dx = \int_{0}^{1}2 \: dx - \int_{0}^{1}x \: dx - \int_{0}^{1}y \: dx \\ [/tex]

Lembrando que tudo que não for x, deve ser considerado variável, quando integramos em relação a x. Então:

[tex]\int_{0}^{1}2 \: dx - \int_{0 }^{1}x - \int_{0}^{1}y = \left[ 2 x - \frac{x {}^{2} }{2} - xy \right] \bigg|_{0}^{1} \\ \\ 2 - \frac{1}{2} - 1.y \: \: \to \: \: \frac{3}{2} - y[/tex]

Substituindo este resultado na segunda integral:

[tex]\int_{0}^{2} \frac{3}{2} - y \: dy = \frac{3}{2} \int_{0}^{2}dy - \int_{0}^{2}y \: dy \\ \\ \left[ \frac{3y}{2} - \frac{y {}^{2} }{2} \right] _{0}^{2} = \frac{6}{2} - \frac{2 {}^{2} }{2} \: \: \to \: \: 3- 2 \: \to \: \boxed{\bf 1 \: u.v}[/tex]

Espero ter ajudado

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