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LISTA VI – Integrais de linha de campos escalares Calcule ∫ 𝒇 𝒅𝒔𝑪 , onde: 1) 𝑓(𝑥, 𝑦) = 𝑥 + 𝑦, onde 𝐶 é a fronteira do triangulo de vértices (0,0), (1,0) e (0,1). 2) 𝑓(𝑥, 𝑦) = 𝑥² − 𝑦², onde 𝐶 é a circunferência 𝑥² + 𝑦² = 4. 3) 𝑓(𝑥, 𝑦) = 𝑦², e 𝐶 tem equações paramétricas 𝑥(𝑡) = 𝑡 − 𝑠𝑒𝑛(𝑡) e 𝑦(𝑡) = 1 − 𝑐𝑜𝑠(𝑡), em 0 ≤ 𝑡 ≤ 2𝜋. 4) 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = 𝑒√𝑧, e 𝐶 é definida por e 𝑥(𝑡) = 1, 𝑦(𝑡) = 2 e 𝑧(𝑡) = 𝑡², onde 0 ≤ 𝑡 ≤ 1. 5) 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = 𝑦𝑧, e 𝐶 é o segmento de reta de extremidades (0,0,0) e (1,3,2). 6) 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = 𝑥 + 𝑦, e 𝐶 é a curva obtida como intersecção do semiplano 𝑥 = 𝑦, 𝑦 ≥ 0, com o paraboloide 𝑧 = 𝑥² + 𝑦², 𝑧 ≤ 2. 7) Um arame tem a forma da curva obtida como intersecção da porção da esfera 𝑥² + 𝑦² + 𝑧² = 4, 𝑦 ≥ 0, com o plano 𝑥 + 𝑧 = 2. Sabendo que a densidade em cada ponto do arame é dada por 𝑓(𝑥, 𝑦, 𝑧) = 𝑥𝑦, calcule a massa total do arame. 8) Deseja-se construir uma peça de zinco que tem a forma da superfície do cilindro 𝑥² + 𝑦² = 4, compreendida entre os planos 𝑧 = 0 e 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 = 2, 𝑧 ≥ 0. Se o metro quadrado do zinco custa 𝑀 reais, calcule o preço total da peça. 9) A base de uma cerca é uma curva 𝐶 no plano 𝑥𝑦 definida por 𝑥(𝑡) = 30 𝑐𝑜𝑠³(𝑡) e 𝑦(𝑡) = 30 𝑠𝑒𝑛³(𝑡), 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝜋, e a altura em cada ponto (𝑥, 𝑦) ∈ 𝐶 é dada por 𝑓(𝑥, 𝑦) = 1 + |𝑦| 3 (𝑥 e 𝑦 em metros). Se para pintar cada 𝑚² um pintos cobra p reais, quanto o pintor cobrará para pintar a cerca? Nos exercícios abaixo, calcule as integrais curvilíneas. 10) ∫ (2𝑥 − 𝑦 + 𝑧)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o segmento de reta que liga o ponto 𝐴(1,2,3) ao ponto 𝐵(2,0,1). 11) ∫ (3𝑦 − √𝑧)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o arco de parábola 𝑧 = 𝑦², 𝑥 = 1 de 𝐴(1,0,0) ao ponto 𝐵(1,2,4). 12) ∫ 𝑥𝑧𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a intersecção da esfera 𝑥 2 + 𝑦2 + 𝑧2 = 4 com o plano 𝑥 = 𝑦. 13) ∫ |𝑦|𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a curva dada por 𝑦 = 𝑥³ de (−1, −1) a (1,1). 14) ∫ 𝑦(𝑥 − 𝑧)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a intersecção das superfícies 𝑥 2 + 𝑦2 + 𝑧2 = 9 e 𝑥 + 𝑧 = 3. 15) ∫ (𝑥 + 𝑦)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a intersecção das superfícies 𝑧 = 𝑥 2 + 𝑦2 e 𝑧 = 4. 16) ∫ 2𝑥𝑦𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o arco de circunferência 𝑥 2 + 𝑦2 = 4 de (2,0) a (1, √3). 17) ∫ 𝑥²𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o arco da hipocicloide 𝑥 2 3 + 𝑦 2 3 = 𝑎 2 3, 𝑎 > 0 no primeiro quadrante. 18) ∫ 𝑦²𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o primeiro arco da cicloide 𝑟(𝑡) = 2[𝑡 − 𝑠𝑒𝑛(𝑡)]𝑖 + 2[1 − cos(𝑡)]𝑗. 19) ∫ (𝑥2 + 𝑦2 + 𝑧²)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a intersecção das superfícies 𝑥2 16 + 𝑦2 9 + 𝑧2 16 = 1 e 𝑦 = 2. 20) ∫ (𝑥 + 𝑦 + 𝑧)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o quadrado de vértices (1,0,1), (1,1,1), (0,1,1) e (0,0,1). 21) ∫ 𝑥𝑦𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a elipse 𝑥2 𝑎² + 𝑦2 𝑏² = 1. 22) ∫ 𝑥𝑦²(1 − 2𝑥2)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é parte da curva de Gauss 𝑦 = 𝑒 −𝑥², de 𝐴 = (0,1) a 𝐵 = ( 1 √2 , 1 √𝑒 ). 23) ∫ ( 𝑥𝑦² √1+4𝑥²𝑦4 ) 𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a curva dada por 𝑦 = 1 1+𝑥² , de (0,1) a (1, 1 2 ). 24) ∫ (|𝑥| + |𝑦|)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o retângulo formado pelas retas 𝑥 = 0, 𝑥 = 4, 𝑦 = −1 e 𝑦 = 1. 25) ∫ (𝑥 + 𝑦 − 1)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a parte da intersecção entre as superfícies 𝑧 = 𝑥 2 + 𝑦² e 𝑦 = 1 que está abaixo do plano 𝑧 = 5. 26) ∫ (𝑥² + 𝑦² − 𝑧)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a intersecção entre as superfícies 𝑥 2 + 𝑦2 + 𝑧2 = 8𝑧 e 𝑧 = 4. 27) ∫ (𝑥 − 𝑦)𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é o triângulo da Figura 1 abaixo. 28) ∫ 𝑦²𝐶 𝑑𝑠, onde 𝐶 é a semicircunferência da Figura 2 abaixo. 29) Um fio delgado é preso em dois suportes fixos de mesma altura, tomando a forma da catenária 𝑦 = 𝑐𝑜𝑠ℎ(𝑥), −2 ≤ 𝑥 ≤ 2. Supondo que a densidade do fio é a mesma em todos os pontos, calcular a massa do fio. A(1,3/2) B(2,2) C(2,1) 2 2 40 RESPOSTAS 1) 1 + √2 2) 0 3) 256 15 4) 2 5) 2√14 6) 13√2 6 7) 4 8) (8 + 6𝜋)𝑀 9) 900𝑝 10) 12 11) 17√17−1 6 12) 0 13) 10√10−1 27 14) 0 15) 0 16) 6 17) 3𝑎3 8 18) 2048 15 19) 928√5 27 𝜋 20) 8 21) 0 22) 1 12 √(1 + 2 𝑒 ) 3 − 1 12 23) 1 4 24) 34 25) 0 26) 96𝜋 27) 1 2 28) 4𝜋 29) 𝛿0(𝑒 2 − 𝑒−2)
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