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34 7 – Integral Tripla 7.1 – Definição Seja w = f(x,y,z) uma função de três variáveis definida numa região fechada e limitada T do espaço xyz. Se subdividirmos T em pequenas sub-regiões traçando planos paralelos aos planos coordenados. Numeramos os paralelepípedos no interior de T de 1 a n. Em cada um dos pequenos paralelepípedos Tk, escolhemos um ponto arbitrário (xk, yk, zk). Formamos a soma ∑ = ∆ n k kkkk Vzyxf 1 ),,( , onde kV∆ é o volume do paralelepípedo Tk. Fazemos isso de maneira arbitrária, mas de tal forma que a maior aresta dos paralepípedos Tk tende a zero quando ∞→n . Se existir ∑ = ∞→ ∆ n k kkkk n Vzyxf 1 ),,(lim , ele é chamado de integral tripla da função f(x, y, z) sobre a região T e representamos por ∫∫∫ T fdV ou ∫∫∫ T dxdydzzyxf ),,( . 35 7.2 – Propriedades De forma análoga à integral dupla, temos: a) ∫∫∫∫∫∫ = TT fdVkkfdV b) ∫∫∫∫∫∫∫∫∫ +=+ TTT dVfdVfdVff 2121 )( c) ∫∫∫∫∫∫∫∫∫ += 21 TTT fdVfdVfdV , onde 21 TTT ∪= 7.3 – Cálculo da integral tripla Podem ser calculadas através de integrações sucessivas, reduzindo-a inicialmente a uma integral dupla. Podemos ter diversas situações: 1º caso) A região T é delimitada inferiormente pelo gráfico da função z = h1(x, y) e superiormente pelo gráfico de z = h2(x, y), onde h1 e h2 são funções contínuas sobre a região R do plano xy. Nesse caso, temos ∫∫ ∫∫∫∫ = R yxh yxhT dxdydzzyxfdVzyxf ),( ),( 2 1 ),,(),,( Se a região R for do tipo ≤≤ ≤≤ bxa xfyxf R )()( : 21 , a integral tripla iterada será: dzdydxzyxfdVzyxf b a xf xf yxh yxhT ∫ ∫ ∫∫∫∫ = )( )( ),( ),( 2 1 2 1 ),,(),,( 2º caso) A região T é delimitada à esquerda pelo gráfico da função y = p1(x, z) e à direita pelo gráfico de y = p2(x, z), onde p1 e p2 são funções contínuas sobre a região R’ do plano xz. A figura mostra a situação: 36 Nesse caso, temos ∫∫ ∫∫∫∫ = ' ),( ),( 2 1 ),,(),,( R zxp zxpT dxdzdyzyxfdVzyxf 3º caso) A região T é delimitada na parte de trás pelo gráfico da função x = q1(y, z) e na frente pelo gráfico de x = q2(y, z), onde q1 e q2 são funções contínuas sobre a região R’’ do plano yz. Nesse caso, temos ∫∫ ∫∫∫∫ = '' ),( ),( 2 1 ),,(),,( R zyq zyqT dydzdxzyxfdVzyxf 7.4 - Exemplos: 1) Calcular ∫∫∫= T dVI , onde T é o sólido delimitado pelo cilindro x2 + y2 = 25, pelo plano x + y + z = 10 e pelo plano z = 2. 2) Calcule ∫∫∫ ++= T dVzyxI )32( , onde ≤≤ ≤≤ ≤≤ = 31 30 20 z y x T 37 3) Calcular ∫∫∫ −= T dVxI )1( , onde T é a região do espaço delimitada pelos planos y = 0, z = 0, y + z = 5 e pelo cilindro parabólico z = 4 - x2 . 4) Considere o sólido delimitado por 422 =+ yx , 0=z e 4=z . Determine o seu volume utilizando integral simples, dupla e tripla. 7.5 – Exercícios A - Calcular a integral tripla dada sobre a região indicada 1) ∫∫∫ T dVxyz2 , onde T é o paralelepípedo retângulo [0, 1] X [0 , 2] X [1, 3]. 2) ∫∫∫ ++ T dVzyx )23( , onde ≤≤ ≤≤ ≤≤ = 20 50 31 z y x T 3) ∫∫∫ + T dVyx )( 22 , onde T é o cilindro x2 + y2 < 1 e 0 < x < 4. 4) ∫∫∫ T dV onde T é a região do 1º octante limitada por x = 4 - y2 , y = z, x = 0 e z = 0 B - Esboçar a região de integração e calcular as integrais. 1) ∫ ∫ ∫ − −−1 0 1 0 1 0 y yx dzdxdy 2) ∫ ∫ ∫ ++1 0 2 02 x x yx xdzdydx Respostas: 1) 26/3 2) 240 3) 2pi 4) 4
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