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Capítulo 5

Punto de control

5.1

V = ∑ i = 1 2 ∑ j = 1 2 f ( x i j * , y i j * ) Δ A = 0 V = ∑ i = 1 2 ∑ j = 1 2 f ( x i j * , y i j * ) Δ A = 0

5.2

a. 26 b. Las respuestas pueden variar.

5.3

− 1340 3 − 1340 3

5.4

4 − ln 5 ln 5 4 − ln 5 ln 5

5.5

π 2 π 2

5.6

Las respuestas de las partes a. y b. pueden variar.

5.7

Tipo I y Tipo II se expresan como {(x,y)|0≤x≤2 ,x2 ≤y≤2 x}{(x,y)|0≤x≤2 ,x2 ≤y≤2 x} y {(x,y)|0≤y≤4,12 y≤x≤y},{(x,y)|0≤y≤4,12 y≤x≤y}, respectivamente.

5.8

π / 4 π / 4

5.9

{ ( x , y ) | 0 ≤ y ≤ ln 2 , 1 ≤ x ≤ e y } ∪ { ( x , y ) | ln 2 ≤ y ≤ e , 1 ≤ x ≤ 2 } ∪ { ( x , y ) | e ≤ y ≤ e 2 , ln y ≤ x ≤ 2 } { ( x , y ) | 0 ≤ y ≤ ln 2 , 1 ≤ x ≤ e y } ∪ { ( x , y ) | ln 2 ≤ y ≤ e , 1 ≤ x ≤ 2 } ∪ { ( x , y ) | e ≤ y ≤ e 2 , ln y ≤ x ≤ 2 }

5.10

Igual que en el ejemplo mostrado.

5.11

216 35 216 35

5.12

e2 4+10e−494e2 4+10e−494 unidades cúbicas

5.13

814814 unidades cuadradas

5.14

3 4 3 4

5.15

π 4 π 4

5.16

55 72 ≈ 0,7638 55 72 ≈ 0,7638

5.17

14 3 14 3

5.18

8 π 8 π

5.19

π/8π/8

5.20

V=∫02 π∫02 2 (16−2 r2 )rdrdθ=64πV=∫02 π∫02 2 (16−2 r2 )rdrdθ=64π unidades cúbicas

5.21

A = 2 ∫ − π / 2 π / 6 ∫ 1 + sen θ 3 − 3 sen θ r d r d θ = 8 π + 9 3 A = 2 ∫ − π / 2 π / 6 ∫ 1 + sen θ 3 − 3 sen θ r d r d θ = 8 π + 9 3

5.22

π4π4

5.23

∭ B z sen x cos y d V = 8 ∭ B z sen x cos y d V = 8

5.24

∭ E 1 d V = ∫ x = −3 x = 3 ∫ y = − 9 − x 2 y = 9 − x 2 ∫ z = − 9 − x 2 − y 2 z = 9 − x 2 − y 2 1 d z d y d x = 36 π . ∭ E 1 d V = ∫ x = −3 x = 3 ∫ y = − 9 − x 2 y = 9 − x 2 ∫ z = − 9 − x 2 − y 2 z = 9 − x 2 − y 2 1 d z d y d x = 36 π .

5.25

(i) ∫z=0z=4∫x=0x=4−z∫y=x2 y=4−zf(x,y,z)dydxdz,∫z=0z=4∫x=0x=4−z∫y=x2 y=4−zf(x,y,z)dydxdz, (ii) ∫y=0y=4∫z=0z=4−y∫x=0x=yf(x,y,z)dxdzdy,∫y=0y=4∫z=0z=4−y∫x=0x=yf(x,y,z)dxdzdy, (iii) ∫y=0y=4∫x=0x=y∫z=0z=4−yf(x,y,z)dzdxdy,∫y=0y=4∫x=0x=y∫z=0z=4−yf(x,y,z)dzdxdy, (iv) ∫x=0x=2 ∫y=x2 y=4∫z=0z=4−yf(x,y,z)dzdydx,∫x=0x=2 ∫y=x2 y=4∫z=0z=4−yf(x,y,z)dzdydx, (v) ∫x=0x=2 ∫z=0z=4−x2 ∫y=x2 y=4−zf(x,y,z)dydzdx∫x=0x=2 ∫z=0z=4−x2 ∫y=x2 y=4−zf(x,y,z)dydzdx

5.26

f ave = 8 f ave = 8

5.27

8 8

5.28

∭ E f ( r , θ , z ) r d z d r d θ = ∫ θ = 0 θ = π ∫ r = 0 r = 2 sen θ ∫ z = 0 z = 4 − r sen θ f ( r , θ , z ) r d z d r d θ . ∭ E f ( r , θ , z ) r d z d r d θ = ∫ θ = 0 θ = π ∫ r = 0 r = 2 sen θ ∫ z = 0 z = 4 − r sen θ f ( r , θ , z ) r d z d r d θ .

5.29

E={(r,θ,z)|0≤θ≤2 π,0≤z≤1,z≤r≤2 −z2 }E={(r,θ,z)|0≤θ≤2 π,0≤z≤1,z≤r≤2 −z2 } y V=∫r=0r=1∫z=rz=2 –r2 ∫θ=0θ=2 πrdθdzdr.V=∫r=0r=1∫z=rz=2 –r2 ∫θ=0θ=2 πrdθdzdr.

5.30

E2 ={(r,θ,z)|0≤θ≤2 π,0≤r≤1,r≤z≤4−r2 }E2 ={(r,θ,z)|0≤θ≤2 π,0≤r≤1,r≤z≤4−r2 } y V=∫r=0r=1∫z=rz=4−r2 ∫θ=0θ=2 πrdθdzdr.V=∫r=0r=1∫z=rz=4−r2 ∫θ=0θ=2 πrdθdzdr.

5.31

V ( E ) = ∫ θ = 0 θ = 2 π ∫ ϕ = 0 φ = π / 3 ∫ ρ = 0 ρ = 2 ρ 2 sen φ d ρ d φ d θ V ( E ) = ∫ θ = 0 θ = 2 π ∫ ϕ = 0 φ = π / 3 ∫ ρ = 0 ρ = 2 ρ 2 sen φ d ρ d φ d θ

5.32

Rectangular: ∫x=–2x=2 ∫y=–4−x2 y=4−x2 ∫z=–4−x2 −y2 z=4−x2 −y2 dzdydx−∫x=–1x=1∫y=−1−x2 y=1−x2 ∫z=–4−x2 −y2 z=4−x2 −y2 dzdydx.∫x=–2x=2 ∫y=–4−x2 y=4−x2 ∫z=–4−x2 −y2 z=4−x2 −y2 dzdydx−∫x=–1x=1∫y=−1−x2 y=1−x2 ∫z=–4−x2 −y2 z=4−x2 −y2 dzdydx.
Cilíndrica: ∫θ=0θ=2 π∫r=1r=2 ∫z=–4−r2 z=4−r2 rdzdrdθ.∫θ=0θ=2 π∫r=1r=2 ∫z=–4−r2 z=4−r2 rdzdrdθ.
Esférica: ∫φ=π/6φ=5π/6∫θ=0θ=2 π∫ρ=cscφρ=2 ρ2 senφdρdθdφ.∫φ=π/6φ=5π/6∫θ=0θ=2 π∫ρ=cscφρ=2 ρ2 senφdρdθdφ.

5.33

9 π 8 kg 9 π 8 kg

5.34

Mx=81π64Mx=81π64 y My=81π64My=81π64

5.35

x−=Mym=81π/649π/8=98x−=Mym=81π/649π/8=98 y y−=Mxm=81π/649π/8=98.y−=Mxm=81π/649π/8=98.

5.36

x−=Mym=1/201/12=35x−=Mym=1/201/12=35 y la intersección y−=Mxm=1/241/12=12 y−=Mxm=1/241/12=12

5.37

x c = M y m = 1 / 15 1 / 6 = 2 5 y y c = M x m = 1 / 12 1 / 6 = 1 2 x c = M y m = 1 / 15 1 / 6 = 2 5 y y c = M x m = 1 / 12 1 / 6 = 1 2

5.38

Ix=∫x=0x=2 ∫y=0y=xy2 xydydx=6435Ix=∫x=0x=2 ∫y=0y=xy2 xydydx=6435 y Iy=∫x=0x=2 ∫y=0y=xx2 xydydx=6435.Iy=∫x=0x=2 ∫y=0y=xx2 xydydx=6435. También, I0=∫x=0x=2 ∫y=0y=x(x2 +y2 )xydydx=12835.I0=∫x=0x=2 ∫y=0y=x(x2 +y2 )xydydx=12835.

5.39

Rx=63535,Rx=63535, Ry=63535,Ry=63535, y R0=67035.R0=67035.

5.40

54 35 = 1,543 54 35 = 1,543

5.41

( 3 2 , 9 8 , 1 2 ) ( 3 2 , 9 8 , 1 2 )

5.42

Los momentos de inercia del tetraedro QQ sobre el plano yz,yz, el plano xz,xz, y el plano xy xy son 99/35,36/7,y243/35,99/35,36/7,y243/35, respectivamente.

5.43

T−1(x,y)=(u,v)T−1(x,y)=(u,v) donde u=3x−y3u=3x−y3 y v=y3v=y3

5.44

J ( u , v ) = ∂ ( x , y ) ∂ ( u , v ) = | ∂ x ∂ u ∂ x ∂ v ∂ y ∂ u ∂ y ∂ v | = | 1 1 0 2 | = 2 J ( u , v ) = ∂ ( x , y ) ∂ ( u , v ) = | ∂ x ∂ u ∂ x ∂ v ∂ y ∂ u ∂ y ∂ v | = | 1 1 0 2 | = 2

5.45

∫ 0 π / 2 ∫ 0 1 r 3 d r d θ ∫ 0 π / 2 ∫ 0 1 r 3 d r d θ

5.46

x=12 (v+u)x=12 (v+u) y de y=12 (v−u)y=12 (v−u) y ∫2 4∫−uu4u2 (12 )dvdu.∫2 4∫−uu4u2 (12 )dvdu.

5.47

1 2 ( sen 2 − 2 ) 1 2 ( sen 2 − 2 )

5.48

∫ 0 3 ∫ 0 2 ∫ 1 2 ( v 3 + v w 3 u ) d u d v d w = 2 + ln 8 ∫ 0 3 ∫ 0 2 ∫ 1 2 ( v 3 + v w 3 u ) d u d v d w = 2 + ln 8

Sección 5.1 ejercicios

1.

27.

3.

0,

5.

21,3.

7.

a. 28 pies3pies3 b. 1,75 ft.

9.

a. 0,1120,112 b. fave≃0,175;fave≃0,175; aquí f(0,4,0,2)≃0,1,f(0,4,0,2)≃0,1, f(0,2,0,6)≃–0,2,f(0,2,0,6)≃–0,2, f(0,8,0,2)≃0,6,f(0,8,0,2)≃0,6, y f(0,8,0,6)≃0,2.f(0,8,0,6)≃0,2.

11.

2 π . 2 π .

13.

40.

15.

81 2 + 39 2 3 . 81 2 + 39 2 3 .

17.

e − 1 . e − 1 .

19.

15 − 10 2 9 . 15 − 10 2 9 .

21.

0,

23.

( e − 1 ) ( 1 + sen 1 − cos 1 ) . ( e − 1 ) ( 1 + sen 1 − cos 1 ) .

25.

3 4 ln ( 5 3 ) + 2 ln 2 2 − ln 2 . 3 4 ln ( 5 3 ) + 2 ln 2 2 − ln 2 .

27.

1 8 [ ( 2 3 − 3 ) π + 6 ln 2 ] . 1 8 [ ( 2 3 − 3 ) π + 6 ln 2 ] .

29.

1 4 e 4 ( e 4 − 1 ) . 1 4 e 4 ( e 4 − 1 ) .

31.

4 ( e − 1 ) ( 2 − e ) . 4 ( e − 1 ) ( 2 − e ) .

33.

− π 4 + ln ( 5 4 ) − 1 2 ln 2 + arctan 2 . − π 4 + ln ( 5 4 ) − 1 2 ln 2 + arctan 2 .

35.

1 2 . 1 2 .

37.

1 2 ( 2 cosh 1 + cosh 2 − 3 ) . 1 2 ( 2 cosh 1 + cosh 2 − 3 ) .

49.

a. f(x,y)=12 xy(x2 +y2 )f(x,y)=12 xy(x2 +y2 ) b. V=∫01∫01f(x,y)dxdy=18V=∫01∫01f(x,y)dxdy=18 c. fave=18;fave=18;
d.

53.

a. Para m=n=2 ,m=n=2 , I=4e–0,5≈2,43I=4e–0,5≈2,43 b. fave=e−0,5≃0,61;fave=e−0,5≃0,61;
c.

55.

a. 2 n+1+142 n+1+14 b. 1414

59.

56,5°56,5° F; aquí f(x1*,y1*)=71,f(x1*,y1*)=71, f(x2 *,y1*)=72,f(x2 *,y1*)=72, f(x2 *,y1*)=40,f(x2 *,y1*)=40, f(x2 *,y2 *)=43,f(x2 *,y2 *)=43, donde xi*xi* y yj*yj* son los puntos medios de los subintervalos de las particiones de [a,b][a,b] y [c,d],[c,d], respectivamente.

Sección 5.2 ejercicios

61.

27 20 27 20

63.

Tipo I, pero no Tipo II

65.

π 2 π 2

67.

1 6 ( 8 + 3 π ) 1 6 ( 8 + 3 π )

69.

1.000 3 1.000 3

71.

Tipo I y Tipo II

73.

La región DD no es del Tipo I: no se encuentra entre dos líneas verticales y los gráficos de dos funciones continuas g1(x)g1(x) y g2 (x).g2 (x). La región DD no es del Tipo II: no se encuentra entre dos líneas horizontales y los gráficos de dos funciones continuas h1(y)h1(y) y h2 (y).h2 (y).

75.

π 2 π 2

77.

0 0

79.

2 3 2 3

81.

41 20 41 20

83.

–63 –63

85.

π π

87.

a. Las respuestas pueden variar; b. 2 32 3

89.

a. Las respuestas pueden variar; b. 7373

91.

8 π 3 8 π 3

93.

e − 3 2 e − 3 2

95.

2 3 2 3

97.

∫ 0 1 ∫ x – 1 1 − x x d y d x = ∫ −1 0 ∫ 0 y + 1 x d x d y + ∫ 0 1 ∫ 0 1 − y x d x d y = 1 3 ∫ 0 1 ∫ x – 1 1 − x x d y d x = ∫ −1 0 ∫ 0 y + 1 x d x d y + ∫ 0 1 ∫ 0 1 − y x d x d y = 1 3

99.

∫ –1 1 ∫ − 1 – y 2 1 – y 2 y d x d y = ∫ –1 1 ∫ − 1 – x 2 1 – x 2 y d y d x = 0 ∫ –1 1 ∫ − 1 – y 2 1 – y 2 y d x d y = ∫ –1 1 ∫ − 1 – x 2 1 – x 2 y d y d x = 0

101.

∬ D ( x 2 − y 2 ) d A = ∫ –1 1 ∫ y 4 − 1 1 − y 4 ( x 2 − y 2 ) d x d y = 464 4095 ∬ D ( x 2 − y 2 ) d A = ∫ –1 1 ∫ y 4 − 1 1 − y 4 ( x 2 − y 2 ) d x d y = 464 4095

103.

4 5 4 5

105.

5 π 32 5 π 32

109.

1 1

111.

2 2

113.

a. 13;13; b. 16;16; c. 1616

115.

a. 43;43; b. 2 π;2 π; c. 6π−436π−43

117.

0y0,865474;0y0,865474; A(D)=0,621135A(D)=0,621135

119.

P[X+Y≤6]=1+32 e2 −5e6/5≈0,45;P[X+Y≤6]=1+32 e2 −5e6/5≈0,45; hay un 45 %45 % de probabilidad de que un cliente tarde 66 minutos en la cola de pedidos.

Sección 5.3 ejercicios

123.

D = { ( r , θ ) | 4 ≤ r ≤ 5 , π 2 ≤ θ ≤ π } D = { ( r , θ ) | 4 ≤ r ≤ 5 , π 2 ≤ θ ≤ π }

125.

D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ 2 , 0 ≤ θ ≤ π } D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ 2 , 0 ≤ θ ≤ π }

127.

D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ 4 sen θ , 0 ≤ θ ≤ π } D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ 4 sen θ , 0 ≤ θ ≤ π }

129.

D = { ( r , θ ) | 3 ≤ r ≤ 5 , π 4 ≤ θ ≤ π 2 } D = { ( r , θ ) | 3 ≤ r ≤ 5 , π 4 ≤ θ ≤ π 2 }

131.

D = { ( r , θ ) | 3 ≤ r ≤ 5 , 3 π 4 ≤ θ ≤ 5 π 4 } D = { ( r , θ ) | 3 ≤ r ≤ 5 , 3 π 4 ≤ θ ≤ 5 π 4 }

133.

D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ tan θ sec θ , 0 ≤ θ ≤ π 4 } D = { ( r , θ ) | 0 ≤ r ≤ tan θ sec θ , 0 ≤ θ ≤ π 4 }

135.

0 0

137.

63 π 16 63 π 16

139.

3367 π 18 3367 π 18

141.

35 π 2 576 35 π 2 576

143.

7 288 π 2 [ 21 − e 2 + e 4 ] 7 288 π 2 [ 21 − e 2 + e 4 ]

145.

54ln(3+2 2 )54ln(3+2 2 ) grandes.

147.

1 6 ( 2 − 2 ) 1 6 ( 2 − 2 )

149.

∫ 0 π ∫ 0 2 r 5 d r d θ = 32 π 3 ∫ 0 π ∫ 0 2 r 5 d r d θ = 32 π 3

151.

∫ − π / 2 π / 2 ∫ 0 4 r sen ( r 2 ) d r d θ = π sen 2 8 ∫ − π / 2 π / 2 ∫ 0 4 r sen ( r 2 ) d r d θ = π sen 2 8

153.

3 π 4 3 π 4

155.

π 2 π 2

157.

1 3 ( 4 π − 3 3 ) 1 3 ( 4 π − 3 3 )

159.

16 3 π 16 3 π

161.

π 18 π 18

163.

a. 2 π3;2 π3; b. π2 ;π2 ; c. π6π6

165.

256 π 3 cm 3 256 π 3 cm 3

167.

3 π 32 3 π 32

169.

4 π 4 π

171.

π 4 π 4

173.

1 2 π e ( e − 1 ) 1 2 π e ( e − 1 )

175.

3 − π 4 3 − π 4

177.

133 π 3 864 133 π 3 864

Sección 5.4 ejercicios

181.

192 192

183.

0 0

185.

∫ 1 2 ∫ 2 3 ∫ 0 1 ( x 2 + ln y + z ) d z d x d y = 35 6 + 2 ln 2 ∫ 1 2 ∫ 2 3 ∫ 0 1 ( x 2 + ln y + z ) d z d x d y = 35 6 + 2 ln 2

187.

∫ 1 3 ∫ 0 4 ∫ −1 2 ( x 2 z + 1 y ) d z d x d y = 64 + 12 ln 3 ∫ 1 3 ∫ 0 4 ∫ −1 2 ( x 2 z + 1 y ) d z d x d y = 64 + 12 ln 3

191.

77 12 77 12

193.

2 2

195.

439 120 439 120

197.

0 0

199.

− 64 105 − 64 105

201.

11 26 11 26

203.

113 450 113 450

205.

1160(63−41)1160(63−41) grandes.

207.

3 π 2 3 π 2

209.

1.250 1.250

211.

∫ 0 5 ∫ −3 3 ∫ 0 9 − y 2 z d z d y d x = 90 ∫ 0 5 ∫ −3 3 ∫ 0 9 − y 2 z d z d y d x = 90

213.

V=5,33V=5,33

215.

∫01∫13∫2 4(y2 z2 +1)dzdxdy;∫01∫13∫2 4(y2 z2 +1)dzdxdy; ∫01∫13∫2 4(x2 y2 +1)dydzdx∫01∫13∫2 4(x2 y2 +1)dydzdx

219.

V = ∫ − a a ∫ − a 2 − z 2 a 2 − z 2 ∫ x 2 + z 2 a 2 d y d x d z V = ∫ − a a ∫ − a 2 − z 2 a 2 − z 2 ∫ x 2 + z 2 a 2 d y d x d z

221.

9 2 9 2

223.

156 5 156 5

225.

a. Las respuestas pueden variar; b. 12831283

227.

a. ∫0r∫0r2 −x2 ∫0r2 −x2 −y2 dzdydx;∫0r∫0r2 −x2 ∫0r2 −x2 −y2 dzdydx; b. ∫0r∫0r2 −y2 ∫0r2 −x2 −y2 dzdxdy,∫0r∫0r2 −y2 ∫0r2 −x2 −y2 dzdxdy, ∫0r∫0r2 −z2 ∫0r2 −x2 −z2 dydxdz,∫0r∫0r2 −z2 ∫0r2 −x2 −z2 dydxdz, ∫0r∫0r2 −x2 ∫0r2 −x2 −z2 dydzdx,∫0r∫0r2 −x2 ∫0r2 −x2 −z2 dydzdx, ∫0r∫0r2 −z2 ∫0r2 −y2 −z2 dxdydz,∫0r∫0r2 −z2 ∫0r2 −y2 −z2 dxdydz, ∫0r∫0r2 −y2 ∫0r2 −y2 −z2 dxdzdy∫0r∫0r2 −y2 ∫0r2 −y2 −z2 dxdzdy

229.

3 3

231.

250 3 250 3

233.

5 16 ≈ 0,313 5 16 ≈ 0,313

235.

35 2 35 2

Sección 5.5 ejercicios

241.

9 π 8 9 π 8

243.

1 8 1 8

245.

π e 2 6 π e 2 6

249.

a. E={(r,θ,z)|0≤θ≤π,0≤r≤4senθ,0≤z≤16−r2 };E={(r,θ,z)|0≤θ≤π,0≤r≤4senθ,0≤z≤16−r2 }; b. ∫0π∫04senθ∫016−r2 f(r,θ,z)rdzdrdθ∫0π∫04senθ∫016−r2 f(r,θ,z)rdzdrdθ

251.

a. E={(r,θ,z)|0≤θ≤π2 ,0≤r≤3,9−r2 ≤z≤20−r(cosθ+senθ)};E={(r,θ,z)|0≤θ≤π2 ,0≤r≤3,9−r2 ≤z≤20−r(cosθ+senθ)}; b. ∫0π/2 ∫03∫9−r2 20−r(cosθ+senθ)f(r,θ,z)rdzdrdθ∫0π/2 ∫03∫9−r2 20−r(cosθ+senθ)f(r,θ,z)rdzdrdθ

253.

a. E={(r,θ,z)|0≤r≤3,0≤θ≤π2 ,0≤z≤rcosθ+3},E={(r,θ,z)|0≤r≤3,0≤θ≤π2 ,0≤z≤rcosθ+3}, f(r,θ,z)=1rcosθ+3;f(r,θ,z)=1rcosθ+3; b. ∫03∫0π/2 ∫0rcosθ+3rrcosθ+3dzdθdr=9π4∫03∫0π/2 ∫0rcosθ+3rrcosθ+3dzdθdr=9π4

255.

a. y=rcosθ,z=rsenθ,x=z,y=rcosθ,z=rsenθ,x=z, E={(r,θ,z)|1≤r≤3,0≤θ≤2 π,0≤z≤1−r2 },f(r,θ,z)=z;E={(r,θ,z)|1≤r≤3,0≤θ≤2 π,0≤z≤1−r2 },f(r,θ,z)=z; b. ∫13∫02 π∫01−r2 zrdzdθdr=256π3∫13∫02 π∫01−r2 zrdzdθdr=256π3

257.

π π

259.

π 3 π 3

261.

π 2 π 2

263.

4 π 3 4 π 3

265.

V=π12≈0,2618V=π12≈0,2618

267.

∫ 0 1 ∫ 0 π ∫ r 2 r z r 2 cos θ d z d θ d r ∫ 0 1 ∫ 0 π ∫ r 2 r z r 2 cos θ d z d θ d r

269.

180 π 10 180 π 10

271.

81 π ( π − 2 ) 16 81 π ( π − 2 ) 16

277.

a. f(ρ,θ,φ)=ρsenφ(cosθ+senθ),f(ρ,θ,φ)=ρsenφ(cosθ+senθ), E={(ρ,θ,φ)|1≤ρ≤2 ,0≤θ≤π,0≤φ≤π2 };E={(ρ,θ,φ)|1≤ρ≤2 ,0≤θ≤π,0≤φ≤π2 }; b. ∫0π∫0π/2 ∫12 ρ3cosφsenφdρdφdθ=15π8∫0π∫0π/2 ∫12 ρ3cosφsenφdρdφdθ=15π8

279.

a. f(ρ,θ,φ)=ρcosφ;f(ρ,θ,φ)=ρcosφ; E={(ρ,θ,φ)|0≤ρ≤2 cosφ,0≤θ≤π2 ,0≤φ≤π4};E={(ρ,θ,φ)|0≤ρ≤2 cosφ,0≤θ≤π2 ,0≤φ≤π4}; b. ∫0π/2 ∫0π/4∫02 cosφρ3senφcosφdρdφdθ=7π24∫0π/2 ∫0π/4∫02 cosφρ3senφcosφdρdφdθ=7π24

281.

π π

283.

9 π ( 2 – 1 ) 9 π ( 2 – 1 )

285.

∫ 0 π / 2 ∫ 0 π ∫ 0 4 ρ 6 sen φ d ρ d φ d θ ∫ 0 π / 2 ∫ 0 π ∫ 0 4 ρ 6 sen φ d ρ d φ d θ

287.

V=4π33≈7,255V=4π33≈7,255

289.

343 π 32 343 π 32

291.

∫02 π∫2 4∫−16−r2 16−r2 rdzdrdθ;∫02 π∫2 4∫−16−r2 16−r2 rdzdrdθ; ∫π/65π/6∫02 π∫2 cscφ4ρ2 senρdρdθdφ∫π/65π/6∫02 π∫2 cscφ4ρ2 senρdρdθdφ

293.

P=32P0π3P=32P0π3 vatios

295.

Q = k r 4 π μ C Q = k r 4 π μ C

Sección 5.6 ejercicios

297.

27 2 27 2

299.

24 2 24 2

301.

76 76

303.

8 π 8 π

305.

π 2 π 2

307.

2 2

309.

a. Mx=815,My=1625;Mx=815,My=1625; b. x−=125,y−=65;x−=125,y−=65;
c.

311.

a. Mx=2162 5,My=4322 5;Mx=2162 5,My=4322 5; b. x−=185,y−=95;x−=185,y−=95;
c.

313.

a. Mx=3685,My=15525;Mx=3685,My=15525; b. x−=38895,y−=9295;x−=38895,y−=9295;
c.

315.

a. Mx=16π,My=8π;Mx=16π,My=8π; b. x−=1,y−=2 ;x−=1,y−=2 ;
c.

317.

a. Mx=0,My=0;Mx=0,My=0; b. x−=0,y−=0;x−=0,y−=0;
c.

319.

a. Mx=2 ,My=0;Mx=2 ,My=0; b. x−=0,y−=1;x−=0,y−=1;
c.

321.

a. Ix=24310,Iy=4865,yI0=2432 ;Ix=24310,Iy=4865,yI0=2432 ; b. Rx=355,Ry=655,yR0=3Rx=355,Ry=655,yR0=3

323.

a. Ix=25922 7,Iy=6482 7,yI0=3.2402 7;Ix=25922 7,Iy=6482 7,yI0=3.2402 7; b. Rx=6217,Ry=3217,yR0=31057Rx=6217,Ry=3217,yR0=31057

325.

a. Ix=88,Iy=1560,yI0=1648;Ix=88,Iy=1560,yI0=1648; b. Rx=41819,Ry=741019,Rx=41819,Ry=741019, y R0=2 195719R0=2 195719

327.

a. Ix=128π3,Iy=56π3,yI0=184π3;Ix=128π3,Iy=56π3,yI0=184π3; b. Rx=433,Ry=213,Rx=433,Ry=213, y R0=693R0=693

329.

a. Ix=π32,Iy=π8,yI0=5π32;Ix=π32,Iy=π8,yI0=5π32; b. Rx=14,Ry=12 ,yR0=54Rx=14,Ry=12 ,yR0=54

331.

a. Ix=73,Iy=13,yI0=83;Ix=73,Iy=13,yI0=83; b. Rx=426,Ry=66,yR0=2 33Rx=426,Ry=66,yR0=2 33

333.

m = 1 3 m = 1 3

337.

a. m=9π4;m=9π4; b. Mxy=3π2 ,Mxz=818,Myz=818;Mxy=3π2 ,Mxz=818,Myz=818; c. x−=92 π,y−=92 π,z−=2 3;x−=92 π,y−=92 π,z−=2 3; d. el sólido QQ y su centro de masa se muestran en la siguiente figura

339.

a. x−=32 2 π,y−=3(2 −2 )2 π,z−=0;x−=32 2 π,y−=3(2 −2 )2 π,z−=0; b. el sólido QQ y su centro de masa se muestran en la siguiente figura

343.

n = –2 n = –2

349.

a. ρ(x,y,z)=x2 +y2 ;ρ(x,y,z)=x2 +y2 ; b. 16π716π7

351.

M x y = π ( f ( 0 ) − f ( a ) + a f ′ ( a ) ) M x y = π ( f ( 0 ) − f ( a ) + a f ′ ( a ) )

355.

I x = I y = I z ≃ 0,84 I x = I y = I z ≃ 0,84

Sección 5.7 ejercicios

357.

a. T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=u2 T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=u2 y y=h(u,v)=v3.y=h(u,v)=v3. Las funciones gg y hh son continuas y diferenciables y las derivadas parciales gu(u,v)=12 ,gu(u,v)=12 , gv(u,v)=0,hu(u,v)=0yhv(u,v)=13gv(u,v)=0,hu(u,v)=0yhv(u,v)=13 son continuas en S;S; b. T(0,0)=(0,0),T(0,0)=(0,0), T(1,0)=(12 ,0),T(0,1)=(0,13),T(1,0)=(12 ,0),T(0,1)=(0,13), y T(1,1)=(12 ,13);T(1,1)=(12 ,13); c. RR es el rectángulo de vértices (0,0),(12 ,0),(12 ,13),y(0,13)(0,0),(12 ,0),(12 ,13),y(0,13) en el plano xy;xy; la siguiente figura.

359.

a. T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=2 u−v,T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=2 u−v, y y=h(u,v)=u+2 v.y=h(u,v)=u+2 v. Las funciones gg y hh son continuas y diferenciables y las derivadas parciales gu(u,v)=2 ,gu(u,v)=2 , gv(u,v)=−1,gv(u,v)=−1, hu(u,v)=1,hu(u,v)=1, y hv(u,v)=2 hv(u,v)=2 son continuas en S;S; b. T(0,0)=(0,0),T(0,0)=(0,0), T(1,0)=(2 ,1),T(1,0)=(2 ,1), T(0,1)=(–1,2 ),T(0,1)=(–1,2 ), y T(1,1)=(1,3);T(1,1)=(1,3); c. RR es el paralelogramo de vértices (0,0),(2 ,1),(1,3),y(–1,2 )(0,0),(2 ,1),(1,3),y(–1,2 ) en el plano xy;xy; vea la siguiente figura.

361.

a. T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=u3,T(u,v)=(g(u,v),h(u,v)),x=g(u,v)=u3, y y=h(u,v)=v3.y=h(u,v)=v3. Las funciones gg y hh son continuas y diferenciables y las derivadas parciales gu(u,v)=3u2 ,gu(u,v)=3u2 , gv(u,v)=0,gv(u,v)=0, hu(u,v)=0,hu(u,v)=0, y hv(u,v)=3v2 hv(u,v)=3v2 son continuas en S;S; b. T(0,0)=(0,0),T(0,0)=(0,0), T(1,0)=(1,0),T(1,0)=(1,0), T(0,1)=(0,1),T(0,1)=(0,1), y T(1,1)=(1,1);T(1,1)=(1,1); c. RR es el cuadrado de la unidad en el plano xy;xy; vea la figura en la respuesta al ejercicio anterior.

363.

TT no es uno a uno: dos puntos de SS tienen la misma imagen. Sí, es cierto, T(–2,0)=T(2 ,0)=(16,4).T(–2,0)=T(2 ,0)=(16,4).

365.

TT es uno a uno: Argumentamos por contradicción T(u1,v1)=T(u2 ,v2 )T(u1,v1)=T(u2 ,v2 ) implica 2 u1−v1=2 u2 −v2 2 u1−v1=2 u2 −v2 y u1=u2 .u1=u2 . Por lo tanto, u1=u2 u1=u2 y v1=v2 .v1=v2 .

367.

TT no es uno a uno T(1,v,w)=(–1,v,w)T(1,v,w)=(–1,v,w)

369.

u = x − 2 y 3 , v = x + y 3 u = x − 2 y 3 , v = x + y 3

371.

u = e x , v = e – x + y u = e x , v = e – x + y

373.

u = x − y + z 2 , v = x + y − z 2 , w = − x + y + z 2 u = x − y + z 2 , v = x + y − z 2 , w = − x + y + z 2

375.

S = { ( u , v ) | u 2 + v 2 ≤ 1 } S = { ( u , v ) | u 2 + v 2 ≤ 1 }

377.

R = { ( u , v , w ) | u 2 − v 2 − w 2 ≤ 1 , w > 0 } R = { ( u , v , w ) | u 2 − v 2 − w 2 ≤ 1 , w > 0 }

379.

3 2 3 2

381.

−1 −1

383.

2 u v 2 u v

385.

v u 2 v u 2

387.

2 2

389.

a. T(u,v)=(2 u+v,3v);T(u,v)=(2 u+v,3v); b. El área de RR es
A(R)=∫03∫y/3(6−y)/3dxdy=∫01∫01−u|∂(x,y)∂(u,v)|dvdu=∫01∫01−u6dvdu=3.A(R)=∫03∫y/3(6−y)/3dxdy=∫01∫01−u|∂(x,y)∂(u,v)|dvdu=∫01∫01−u6dvdu=3.

391.

− 1 4 − 1 4

393.

−1 + cos 2 −1 + cos 2

395.

π 15 π 15

397.

31 5 31 5

399.

T(r,θ,z)=(rcosθ,rsenθ,z);S=[0,3]×[0,π2 ]×[0,1]T(r,θ,z)=(rcosθ,rsenθ,z);S=[0,3]×[0,π2 ]×[0,1] en el plano rθz rθz

403.

El área de RR ¿es 10–46;10–46; las curvas límite de RR se representan en la siguiente figura

405.

8 8

409.

a. R={(x,y)|y2 +x2 −2 y−4x+1≤0};R={(x,y)|y2 +x2 −2 y−4x+1≤0}; b. RR se grafica en la siguiente figura


c. 3,163,16

411.

a. T0,2 ∘T3,0(u,v)=(u+3v,2 u+7v);T0,2 ∘T3,0(u,v)=(u+3v,2 u+7v); b. La imagen SS es el cuadrilátero de vértices (0,0),(3,7),(2 ,4),y(4,9);(0,0),(3,7),(2 ,4),y(4,9); c. SS se grafica en la siguiente figura


d. 32 32

413.

2.662 3 π ≃ 282,45 in 3 2.662 3 π ≃ 282,45 in 3

415.

A ( R ) ≃ 83.999,2 A ( R ) ≃ 83.999,2

Ejercicios de repaso

417.

Verdadero.

419.

Falso.

421.

0

423.

1 4 1 4

425.

1,475

427.

52 3 π 52 3 π

429.

π 16 π 16

431.

93,291

433.

(815,815)(815,815) grandes.

435.

( 0 , 0 , 8 5 ) ( 0 , 0 , 8 5 )

437.

1,452π×10151,452π×1015 ft-lb

439.

y=–1,238×10–7x3+0,001196x2 −3,666x+7.208;y=–1,238×10–7x3+0,001196x2 −3,666x+7.208; temperatura promedio aproximadamente 2.800°C2.800°C

441.

π 3 π 3

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