Matemática, perguntado por 07101991, 11 meses atrás

Encontre o jacobiano, se x=rcos(teta), y=rseno(teta) e z= sen(teta)


Eulerlagrangiano: O que é o jacobiano e como se calcula?
Lukyo: Para o cálculo do Jacobiano, eu preciso de três variáveis no novo domínio.. só vejo duas: r e theta, qual é a 3ª?
Lukyo: Bem, como a 3ª variável não apareceu nas expressões, as derivadas parciais em relação a esta variável vão se anular.
Eulerlagrangiano: Por que você precisa de variáveis? Pode calcular com apenas duas.
Eulerlagrangiano: Mas se neste exercício ele pede com três, só de olhar, eu acredito que você esteja esquecendo a variável "phi", isso se assemelha com coordenadas esféricas.
Lukyo: Como uma fila inteira da matriz vai se anular, o determinante vai dar zero.
Eulerlagrangiano: Aproveitando: qual é o papel do jacobiano?
Eulerlagrangiano: Se você quer calcular o determinante, você precisa obter uma matriz quadrada. Logo, para que ele não seja nulo, falta uma variável. Agora se você não está querendo encontrar o determinante, você pode encontrar uma matriz mxn e ela será a matriz jacobiana.
Lukyo: Jacobiano = determinante da matriz jacobiana. Uma das aplicações é nas mudanças de variável em integrais múltiplas. O seu módulo aparece como um fator de correção nos diferenciais envolvidos.
Eulerlagrangiano: Então! Falta uma coordenada, senão não faz sentido.

Soluções para a tarefa

Respondido por Lukyo
5
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Calcular o Jacobiano da seguinte transformação:

\left\{\!\begin{array}{l} \mathsf{x(r,\,\theta,\,h)=r\,cos\,\theta}\\\\ \mathsf{y(r,\,\theta,\,h)=r\,sen\,\theta}\\\\ \mathsf{z(r,\,\theta,\,h)=sen\,\theta} \end{array}\right.


O Jacobiano desta transformação é dado por

\large\begin{array}{l} \mathsf{Jac_{\phi}(r,\,\theta,\,h)}=\mathsf{det}\begin{bmatrix} \mathsf{\frac{\partial x}{\partial r}}&\mathsf{\frac{\partial x}{\partial \theta}}&\mathsf{\frac{\partial x}{\partial h}}\\\\ \mathsf{\frac{\partial y}{\partial r}}&\mathsf{\frac{\partial y}{\partial \theta}}&\mathsf{\frac{\partial y}{\partial h}}\\\\ \mathsf{\frac{\partial z}{\partial r}}&\mathsf{\frac{\partial z}{\partial \theta}}&\mathsf{\frac{\partial z}{\partial h}} \end{bmatrix} \end{array}


\large\begin{array}{l} \mathsf{Jac_{\phi}(r,\,\theta,\,h)}=\mathsf{det}\begin{bmatrix} \mathsf{\frac{\partial}{\partial r}(r\,cos\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial \theta}(r\,cos\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial h}(r\,cos\,\theta)}\\\\ \mathsf{\frac{\partial}{\partial r}(r\,sen\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial \theta}(r\,sen\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial h}(r\,sen\,\theta)}\\\\ \mathsf{\frac{\partial}{\partial r}(sen\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial \theta}(sen\,\theta)}&\mathsf{\frac{\partial}{\partial h}(sen\,\theta)} \end{bmatrix} \end{array}


\large\begin{array}{l} \mathsf{Jac_{\phi}(r,\,\theta,\,h)}=\mathsf{det}\begin{bmatrix} \mathsf{cos\,\theta}&\mathsf{-r\,sen\,\theta}&\mathsf{0}\\\\ \mathsf{sen\,\theta}&\mathsf{r\,cos\,\theta}&\mathsf{0}\\\\ \mathsf{0}&\mathsf{cos\,\theta}&\mathsf{0} \end{bmatrix} \end{array}


Observe que a 3ª coluna matriz Jacobiana é toda nula. O determinante de uma matriz em que qualquer fila é nula sempre é igual a zero. Portanto,

\large\begin{array}{l} \mathsf{Jac_{\phi}(r,\,\theta,\,h)=0\qquad\quad\checkmark}\end{array}


Bons estudos! :-)


Eulerlagrangiano: A melhor resposta seria: não faz sentido! Simples. Você acabou de confirmar que para fazer sentido você impôs uma coordenada que não existia. E ainda assim achou um zero.
Lukyo: f(x) = 5, é função de x, mas o x não aparece.
Lukyo: então a função deixou de fazer sentido por isso?
Eulerlagrangiano: Se for assim ela pode depender de várias coisas, mas acaba dando tudo 5 no final. A função constante não depende de nada. Se ela dependesse não seria constante.
Eulerlagrangiano: Se qualquer elemento do domínio leva a um único elemento no conjunto imagem, então não há dependência de valor, eu sei com precisão sempre o resultado que dará.
Eulerlagrangiano: Tanto que a derivada é sempre nula. Se tivesse a dependência a derivada seria diferente de zero.
Eulerlagrangiano: Bom, já tentei explicar a minha visão. Você deu a sua. Resta saber o que a pessoa que postou a questão aqui vai concluir de tudo isso. Vou dormir. Abraço!
Baldério: Resposta impecável Lukto, parabéns.
Baldério: Lukyo
Lukyo: Obrigado =)
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