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Prevenir é uma das melhores formas de lutar 6.6. Integrais triplas Assim como definimos integrais simples para funções de uma única variável e dupla para funções de duas variáveis, vamos definir integrais triplas para funções de três variáveis. Inicialmente, trataremos o caso mais simples, quando por: 𝐵 = {( Conforme mostrado na figura abaixo, vamos dividir esta caixa em subcaixas lados ∆𝑥, ∆𝑦 e ∆𝑧, resultando em pequenos volumes Fazendo com que esses volumes se tornem infinitamente pequenos ser definida como a soma destes volumes infinitesimalmente pequenos, como ම 𝑓(𝑥, onde l, m e n são o número de intervalos em que os eixos x, y e z são divididos, respectivamente, e 𝑥 , 𝑦 e 𝑧 são pontos aleatórios dentro de cada volume Assim como para integ consiste em expressá-la como uma integral iterada como segue. Teorema de Fubini para as Integrais Triplas: 𝐵 = [𝑎, 𝑏] × [𝑐, 𝑑] × [𝑟, 𝑠], entã ම 𝑓( Prevenir é uma das melhores formas de lutar Assim como definimos integrais simples para funções de uma única variável e dupla para funções de duas variáveis, vamos definir integrais triplas para funções de três variáveis. lmente, trataremos o caso mais simples, quando f é definida em uma caixa retangular, dada {(𝑥, 𝑦, 𝑧)| 𝑎 ≤ 𝑥 ≤ 𝑏, 𝑐 ≤ 𝑦 ≤ 𝑑, 𝑟 ≤ 𝑧 ≤ 𝑠} Conforme mostrado na figura abaixo, vamos dividir esta caixa em subcaixas sultando em pequenos volumes ∆𝑉 = ∆𝑥∆𝑦∆𝑧. Fazendo com que esses volumes se tornem infinitamente pequenos omo a soma destes volumes infinitesimalmente pequenos, como ( , 𝑦, 𝑧)𝑑𝑉 = lim ,,→ஶ 𝑓൫𝑥, 𝑦 , 𝑧൯∆𝑉 ୀଵ ୀଵ ୀଵ onde l, m e n são o número de intervalos em que os eixos x, y e z são divididos, respectivamente, são pontos aleatórios dentro de cada volume ∆𝑉. Assim como para integrais duplas, o método prático para calcular uma integral tripla la como uma integral iterada como segue. Teorema de Fubini para as Integrais Triplas: Se f é contínua em uma caixa retangular , então ම (𝑥, 𝑦, 𝑧)𝑑𝑉 = න න න 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௦ 𝑑𝑥 ௗ 𝑑𝑦 𝑑𝑧 Prevenir é uma das melhores formas de lutar Assim como definimos integrais simples para funções de uma única variável e dupla para funções de duas variáveis, vamos definir integrais triplas para funções de três variáveis. é definida em uma caixa retangular, dada } Conforme mostrado na figura abaixo, vamos dividir esta caixa em subcaixas 𝐵 de Fazendo com que esses volumes se tornem infinitamente pequenos a integral tripla pode omo a soma destes volumes infinitesimalmente pequenos, como ൯ 𝑉 onde l, m e n são o número de intervalos em que os eixos x, y e z são divididos, respectivamente, rais duplas, o método prático para calcular uma integral tripla é contínua em uma caixa retangular Prevenir é uma das melhores formas de lutar A integral iterada mostrada no Teorema de Fubini para Integrais Triplas indica que primeiro iremos integrar em relação a x, em seguida em relação a y e finalmente em relação a z, mantendo as demais variáveis, em cada integração, constantes. Assim como nas integrais duplas, desde que se faça a troca correta dos limites de integração a ordem de integração não afeta o resultado. Exemplo 6.14: Calcule a integral tripla 𝐵 = {(𝑥 6.6.1. Integrais triplas sobre regiões genéricas Assim como no estudo de integrais sobre regiões genéricas para integrais duplas vamos dividir o estudo a tipos específicos de re Região sólida do tipo I: uma região sólida E é dita ser do tipo I se está contida entre os gráficos de duas funções contínuas de x e y, ou seja, 𝐸 = {(𝑥 onde D é a projeção de E sobre Assim sendo, a integral i ම 𝑓( ா Uma variação da região do tipo I se dá qua mesmo tempo em que os limites de y são funções de x, ou seja, 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|𝑎 ≤ Prevenir é uma das melhores formas de lutar A integral iterada mostrada no Teorema de Fubini para Integrais Triplas indica que primeiro iremos integrar em relação a x, em seguida em relação a y e finalmente em relação a z, tendo as demais variáveis, em cada integração, constantes. Assim como nas integrais duplas, desde que se faça a troca correta dos limites de integração a ordem de integração não afeta o Calcule a integral tripla ∭ 𝑥𝑦𝑧² 𝑑𝑉, onde B é a caixa retangular dada por {(𝑥, 𝑦, 𝑧)| 0 ≤ 𝑥 ≤ 1, −1 ≤ 𝑦 ≤ 2, 0 ≤ 𝑧 ≤ 3} 6.6.1. Integrais triplas sobre regiões genéricas Assim como no estudo de integrais sobre regiões genéricas para integrais duplas vamos dividir o estudo a tipos específicos de regiões de integração. uma região sólida E é dita ser do tipo I se está contida entre os gráficos de duas funções contínuas de x e y, ou seja, {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|(𝑥, 𝑦) ∈ 𝐷, 𝑢ଵ(𝑥, 𝑦) ≤ 𝑧 ≤ 𝑢ଶ(𝑥, 𝑦)} onde D é a projeção de E sobre o plano xy, como mostrado na figura abaixo. Assim sendo, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo I se torna: (𝑥, 𝑦, 𝑧) 𝑑𝑉 = ඵ ቈන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௬) ௨భ(௫,௬) 𝑑𝑧 𝑑𝐴 Uma variação da região do tipo I se dá quando os limites de z são funções de x e y, ao mesmo tempo em que os limites de y são funções de x, ou seja, ≤ 𝑥 ≤ 𝑏, 𝑔ଵ(𝑥) ≤ 𝑦 ≤ 𝑔ଶ(𝑥), 𝑢ଵ(𝑥, 𝑦) ≤ 𝑧 ≤ Prevenir é uma das melhores formas de lutar A integral iterada mostrada no Teorema de Fubini para Integrais Triplas indica que primeiro iremos integrar em relação a x, em seguida em relação a y e finalmente em relação a z, tendo as demais variáveis, em cada integração, constantes. Assim como nas integrais duplas, desde que se faça a troca correta dos limites de integração a ordem de integração não afeta o onde B é a caixa retangular dada por } Assim como no estudo de integrais sobre regiões genéricas para integrais duplas vamos uma região sólida E é dita ser do tipo I se está contida entre os gráficos } o plano xy, como mostrado na figura abaixo. lculo sobre uma região do tipo I se torna: ndo os limites de z são funções de x e y, ao ≤ 𝑢ଶ(𝑥, 𝑦)} Prevenir é uma das melhores formas de lutar e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tip ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ா Outra variação da região do tipo I se dá quando os limites de z são funções de x e y, ao mesmo tempo em que, desta vez, os limites 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|𝑐 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ா Exemplo 6.15: Determine a integral tripla 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)| Prevenir é uma das melhores formas de lutar e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௬) ௨భ(௫,௬) 𝑑𝑧ቇ మ(௫) భ(௫) 𝑑𝑦 Outra variação da região do tipo I se dá quando os limites de z são funções de x e y, ao mesmo tempo em que, desta vez, os limites de x são funções de y, ou seja, ≤ 𝑦 ≤ 𝑑, ℎଵ(𝑦) ≤ 𝑥 ≤ ℎଶ(𝑦), 𝑢ଵ(𝑥, 𝑦) ≤ 𝑧 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௬) ௨భ(௫,௬) 𝑑𝑧ቇ మ(௬) భ(௬) 𝑑𝑥 ௗ Determine a integral tripla ∭ 𝑧𝑦𝑥ா 𝑑𝑉 sobre a região E definida por )| − 2 ≤ 𝑥 ≤ 2, −1 ≤ 𝑦 ≤ 2, 𝑧 = 0 ≤ 𝑧 ≤ 𝑧 = Prevenir é uma das melhores formas de lutar ቇ 𝑑𝑦 𝑑𝑥 Outra variação da região do tipo I se dá quando os limites de z são funções de x e y, ao ≤ 𝑢ଶ(𝑥, 𝑦)} ቇ 𝑑𝑥 𝑑𝑦 definida por = 𝑥𝑦²} Prevenir é uma das melhores formas de lutar Exemplo 6.16: Calcule ∭ 𝑧ா pelos planos x = 0, y = 0, z = 0 e x + y + z =1, conforme mostrado na figura ao lado.Exemplo 6.17: Use a integral tripla para determinar o volume contido no tetraedro limitado pelos planos coordenados e o plano 2x + y + z = 4. Região sólida do tipo II: uma região sólida E é do tipo duas funções contínuas de y e z, ou seja, 𝐸 = {(𝑥 onde D é a projeção de E sobre o plano y E, dessa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo I ම 𝑓( ா Uma variação da região do tipo mesmo tempo em que os limites de 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|𝑐 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ா Prevenir é uma das melhores formas de lutar 𝑧 𝑑𝑉, onde E é o sólido limitado pelos planos x = 0, y = 0, z = 0 e x + y + z =1, conforme Use a integral tripla para determinar o volume contido no tetraedro limitado pelos planos coordenados e o plano 2x + y + z = 4. uma região sólida E é do tipo II se está contida entre os gráficos de e z, ou seja, {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|(𝑦, 𝑧) ∈ 𝐷, 𝑢ଵ(𝑦, 𝑧) ≤ 𝑥 ≤ 𝑢ଶ(𝑦, 𝑧)} a projeção de E sobre o plano yz, como mostrado na figura abaixo. ssa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo I (𝑥, 𝑦, 𝑧) 𝑑𝑉 = ඵ ቈන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௬,௭) ௨భ(௬,௭) 𝑑𝑥 𝑑𝐴 Uma variação da região do tipo II se dá quando os limites de x são funções de o tempo em que os limites de z são funções de y, ou seja, ≤ 𝑦 ≤ 𝑑, 𝑔ଵ(𝑦) ≤ 𝑧 ≤ 𝑔ଶ(𝑦), 𝑢ଵ(𝑦, 𝑧) ≤ 𝑥 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௬,௭) ௨భ(௬,௭) 𝑑𝑥ቇ మ(௬) భ(௬) 𝑑𝑧 ௗ Prevenir é uma das melhores formas de lutar Use a integral tripla para determinar o volume contido no tetraedro limitado II se está contida entre os gráficos de } , como mostrado na figura abaixo. ssa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo II se torna: são funções de y e z, ao ≤ 𝑢ଶ(𝑦, 𝑧)} ቇ 𝑑𝑧 𝑑𝑦 Prevenir é uma das melhores formas de lutar Outra variação da região do tipo mesmo tempo em que, desta vez, os limites de y 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)| 𝑟 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧 ா Região sólida do tipo III: uma região sólida E é do tipo II duas funções contínuas de x e z, ou seja, 𝐸 = {(𝑥 onde D é a projeção de E sobre o plano x E, dessa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo I ම 𝑓( ா Uma variação da região do tipo mesmo tempo em que os limites de 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|𝑎 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ா Outra variação da região do tipo mesmo tempo em que, desta vez, os limites de Prevenir é uma das melhores formas de lutar Outra variação da região do tipo II se dá quando os limites de x são funções de y que, desta vez, os limites de y são funções de z, ou seja, ≤ 𝑧 ≤ 𝑠, ℎଵ(𝑧) ≤ 𝑦 ≤ ℎଶ(𝑧), 𝑢ଵ(𝑦, 𝑧) ≤ 𝑥 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna 𝑧) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௬,௭) ௨భ(௬,௭) 𝑑𝑥ቇ మ(௭) భ(௭) 𝑑𝑦 ௦ uma região sólida E é do tipo III se está contida entre os gráficos de e z, ou seja, {(𝑥, 𝑦, 𝑧)|(𝑥, 𝑧) ∈ 𝐷, 𝑢ଵ(𝑥, 𝑧) ≤ 𝑦 ≤ 𝑢ଶ(𝑥, 𝑧)} a projeção de E sobre o plano xz, como mostrado na figura abaixo. ssa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo I (𝑥, 𝑦, 𝑧) 𝑑𝑉 = ඵ ቈන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௭) ௨భ(௫,௭) 𝑑𝑦 𝑑𝐴 Uma variação da região do tipo III se dá quando os limites de y são funções de o tempo em que os limites de z são funções de x, ou seja, ≤ 𝑥 ≤ 𝑏, 𝑔ଵ(𝑥) ≤ 𝑧 ≤ 𝑔ଶ(𝑥), 𝑢ଵ(𝑥, 𝑧) ≤ 𝑦 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௭) ௨భ(௫,௭) 𝑑𝑦ቇ మ(௫) భ(௫) 𝑑𝑧 Outra variação da região do tipo III se dá quando os limites de y são funções de que, desta vez, os limites de x são funções de z, ou seja, Prevenir é uma das melhores formas de lutar x são funções de y e z, ao ≤ 𝑢ଶ(𝑦, 𝑧)} ቇ 𝑑𝑦 𝑑𝑧 se está contida entre os gráficos de } z, como mostrado na figura abaixo. ssa forma, a integral iterada para o cálculo sobre uma região do tipo III se torna: são funções de x e z, ao ≤ 𝑢ଶ(𝑥, 𝑧)} ቇ 𝑑𝑧 𝑑𝑥 são funções de x e z, ao Prevenir é uma das melhores formas de lutar 𝐸 = {(𝑥, 𝑦, 𝑧)| 𝑟 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna ම 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧 ா Exemplo 6.18: Calcule ∭ா 𝑥ଶ + 𝑧ଶ e pelo plano y = 4. Exemplo 6.19: Calcule a integral tripla 𝐸 = ቄ(𝑥, 𝑦 Exemplo 6.20: Calcule a integral tripla acima da região do plano xy limitada pelas curvas EXERCÍCIOS: J. Stewart, Cap. 15. E Prevenir é uma das melhores formas de lutar ≤ 𝑧 ≤ 𝑠, ℎଵ(𝑧) ≤ 𝑥 ≤ ℎଶ(𝑧), 𝑢ଵ(𝑦, 𝑧) ≤ 𝑦 ≤ e a integral iterada para a integração sobre uma região deste tipo se torna 𝑧) 𝑑𝑉 = න ቈන ቆන 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) ௨మ(௫,௭) ௨భ(௫,௭) 𝑑𝑦ቇ మ(௭) భ(௭) 𝑑𝑥 ௦ √𝑥ଶ + 𝑧ଶ 𝑑𝑉, onde E é a região limitada pelo Calcule a integral tripla ∭ 2𝑥ா 𝑑𝑉, onde ( 𝑦, 𝑧)|0 ≤ 𝑦 ≤ 2, 0 ≤ 𝑥 ≤ ඥ4 − 𝑦ଶ, 0 ≤ 𝑧 ≤ 𝑦 Calcule a integral tripla ∭ 6𝑥𝑦ா 𝑑𝑉 onde E está abaixo do plano z = 1 + x + y e acima da região do plano xy limitada pelas curvas 𝑦 = √𝑥, y = 0 e x = 1. J. Stewart, Cap. 15. Exercícios da página 1028 (470 PDF) do Prevenir é uma das melhores formas de lutar ≤ 𝑢ଶ(𝑦, 𝑧)} ቇ 𝑥 𝑑𝑧 , onde E é a região limitada pelo paraboloide 𝑦 = 𝑦ቅ onde E está abaixo do plano z = 1 + x + y e PDF) do 1 ao 20.
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