Matemática, perguntado por tpseletricista, 1 ano atrás

Alguém pode me ajudar?

Anexos:

Soluções para a tarefa

Respondido por Lukyo
1
I_{R}=\displaystyle\iint_{\Omega}{e^{-x^{2}-y^{2}}\,dx\,dy}\\ \\ \\ I_{R}=\iint_{\Omega}{e^{-(x^{2}+y^{2})}\,dx\,dy}

sendo \Omega o disco dado por

x^{2}+y^{2}\leq R^{2}.

(disco com centro na origem e raio R.)

_______________________________

Mudança para coordenadas polares:

\begin{array}{cc} \left\{ \begin{array}{l} x=r\cos \theta\\ \\ y=r\,\mathrm{sen\,}\theta \end{array} \right.~~&~~\begin{array}{c} 0\leq r\leq R\\ \\ 0\leq \theta \leq 2\pi \end{array} \end{array}

O módulo do Jacobiano desta transformação é |\mathrm{Jac\,}\phi|=r.
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A função integranda f(x,\;y)=e^{-(x^{2}+y^{2})} sofrerá transformação:

f(x,\;y)=g(r,\;\theta)\\ \\ e^{-(x^{2}+y^{2})}=e^{-((r\cos \theta)^{2}+(r\,\mathrm{sen\,}\theta)^{2})}\\ \\ e^{-(x^{2}+y^{2})}=e^{-r^{2}}~\Rightarrow~\boxed{\begin{array}{c} g(r,\;\theta)=e^{-r^{2}} \end{array}}
________________________________________

Escrevendo a integral iterada em coordenadas polares:

I_{R}=\displaystyle\iint_{\Omega}{f(x,\;y)\,dx\,dy}\\ \\ \\ =\iint_{\Omega_{r,\theta}}{g(r,\;\theta)\cdot |\mathrm{Jac\,}\phi|\,dr\,d\theta}\\ \\ \\ =\iint_{\Omega_{r,\theta}}{e^{-r^{2}}\cdot r\,dr\,d\theta}\\ \\ \\ =\int\limits_{0}^{2\pi}\int\limits_{0}^{R}{e^{-r^{2}}\cdot r\,dr\,d\theta}

=\displaystyle\int\limits_{0}^{2\pi}\int\limits_{0}^{R}{-\dfrac{1}{2}\,e^{-r^{2}}\cdot (-2r)\,dr\,d\theta}\\ \\ \\ =\int\limits_{0}^{2\pi}{\left.\left(-\dfrac{1}{2}\,e^{-r^{2}} \right )\right|_{0}^{R}d\theta}\\ \\ \\ =\int\limits_{0}^{2\pi}{\left(-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}}+\dfrac{1}{2}\,e^{-0^{2}} \right )d\theta}\\ \\ \\ =\int\limits_{0}^{2\pi}{\left(-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}}+\dfrac{1}{2} \right )d\theta}

=\left(\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}} \right )\displaystyle\int\limits_{0}^{2\pi}{d\theta}\\ \\ \\ =\left(\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}} \right )\cdot \theta|_{0}^{2\pi}\\ \\ \\ =\left(\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}} \right )\cdot (2\pi-0)\\ \\ \\ =\left(\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{2}\,e^{-R^{2}} \right )\cdot 2\pi\\ \\ \\ =\pi\,(1-e^{-R^{2}})


tpseletricista: obrigado bateu com o gabarito. tava com dificuldades parabéns pela ótima explicação.
Lukyo: Por nada! :-) Espero que tenha entendido tudo, principalmente a parte dos limites de integração...
Lukyo: Qualquer dúvida é só falar! :-)
tpseletricista: esta dando para entender muito bem, obrigado!
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