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Documento que contiene ejercicios resueltos de cálculo integral en variables dobles para estudiantes de ingeniería industrial y telecomunicación. Contiene integrales indefinidas y definidas, cambios de variables y cálculo en coordenadas cilíndricas.
Tipo: Apuntes
1 / 2
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Segunda Autoevaluaci´on
Pregunta 1.
a) ∫ (^2)
1
− 1
0
(2x + 3y + z) dz dy dx =
1
− 1
2 xz + 3yz +
z 2
]z=
z=
dy dx
2
1
1
− 1
2 x + 3y +
dy dx
1
2 xy +
3 y 2
y
]y=
y=− 1
dx
2
1
(4x + 1) dx = [2x
2
x= x=1 = 7^.
b) ∫ (^1)
0
0
0
z e
x+y dz dy dx =
0
0
e
x+y z
2
]z=
z=
dy dx
0
0
e
x+y dy dx
1
0
e
x dx
1
0
e
y dy
[e
x ]
x= x=0 [e
y ]
y= y=0 =
(e − 1)
2
Pregunta 2. a) En el rect´angulo A el m´ınimo valor de f es m = 0, mientras que el m´aximo valor de f es
M = 2
2 (−3)
2 = 36. Por tanto, como el ´area de A es |A| = 4,
0 = m|A| ≤
A
f (x, y) dx dy ≤ M |A| = 36 · 4 = 144.
b) Dividiendo A en los cuatro sub-rect´angulos A 1 = [0, 1] × [− 2 , −1], A 2 = [1, 2] × [− 2 , −1], A 3 = [0, 1] × [− 3 , −2],
A 4 = [1, 2] × [− 3 , −2] tenemos que los m´aximos y m´ınimos de f en cada uno de estos sub-rect´angulos es:
m 1 = 0, M 1 = 4, m 2 = 1, M 2 = 16, m 3 = 0, M 3 = 9, m 4 = 4, M 4 = 36.
Por tanto, como el ´area de todos los sub-rect´angulos es |Ai| = 1,
4 ∑
i=
mi|Ai| ≤
A
f (x, y) dx dy ≤
4 ∑
i=
Mi|Ai| = 4 + 16 + 9 + 36 = 65.
Pregunta 3.
a) ∫ 1
0
y
0
f (x, y) dx dy =
1
0
1
x
f (x, y) dy dx.
b) ∫ e
1
log x
0
f (x, y) dy dx =
1
0
e
ey
f (x, y) dx dy.
Pregunta 4. a) Hacemos el cambio de variable T
− 1 : R
2 −→ R
2 dado por las ecuaciones.
u = y − x ,
v = y +
x 3
ya que en las nuevas variables el dominio de integraci´on es D
∗ = {(u, v) : − 3 ≤ u ≤ 1 ,
7 3 ≤ v ≤ 5 }, es decir, un
rect´angulo! Despejando las variables x, y obtenemos el cambio de variable inverso T : R
2 −→ R
2 que viene dado
por { x = −
3 4 u +
3 4 v ,
x =
1 4 u +
3 4 v.
El valor absoluto del determinante Jacobiano es
3 4
3 4 1 4
3 4
Por tanto, ∫ ∫
D
(y − x) dx dy =
1
− 3
5
7 / 3
u
dv du
1
− 3
[uv]
v= v=7/ 3 du = 2
1
− 3
u du = 2
u 2
]u=
u=− 3
Pregunta 5. a) Expresando la integral en coordenadas cil´ındricas tenemos
W
z e
x 2 +y 2 +z 2 dx dy dz =
∫ (^2) π
0
0
r
z e
r 2 +z 2 r dz dr dθ
= 2π
1
0
r e
r 2
e z 2
]z=
z=r
dr = π
1
0
r e
r 2 (e − e
r 2 ) dr
= πe
0
r e
r 2 dr − π
0
r e
2 r 2 dr
= πe
e r 2
]r=
r=
− π
e 2 r 2
]r=
r=
= πe
e − 1
− π
e 2 − 1
π
(e − 1)
2 .