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Cálculo

ESTÁCIO
Uma ferramenta matemática muito importante é a integral de linha, pois permite trabalhar com um campo escalar, quando se depende de várias variáveis. Considerando o caminho g:[0,1]→R2�:[0,1]→�2 definido por g(t)=(etcos(2πt),etsen(2πt))�(�)=(�����(2��),�����(2��)). O comprimento L(g) do caminho g é: A √1+4π2(e−1)1+4�2(�−1) B √1+4π2(e+1)1+4�2(�+1) C √1+4π2(e−2)1+4�2(�−2) D √1+4π2(e−12)1+4�2(�−12) E √1+4π2(e+2)1+4�2(�+2)
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HÉLIOMAR BASTIDA

há 2 anos

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há 5 meses

Para calcular o comprimento \( L(g) \) do caminho \( g(t) = (e^t \cos(2\pi t), e^t \sin(2\pi t)) \), precisamos usar a fórmula do comprimento de uma curva parametrizada: \[ L = \int_{a}^{b} \sqrt{\left( \frac{dx}{dt} \right)^2 + \left( \frac{dy}{dt} \right)^2} \, dt \] Primeiro, vamos calcular as derivadas \( \frac{dx}{dt} \) e \( \frac{dy}{dt} \): 1. \( x(t) = e^t \cos(2\pi t) \) - \( \frac{dx}{dt} = e^t \cos(2\pi t) - 2\pi e^t \sin(2\pi t) = e^t (\cos(2\pi t) - 2\pi \sin(2\pi t)) \) 2. \( y(t) = e^t \sin(2\pi t) \) - \( \frac{dy}{dt} = e^t \sin(2\pi t) + 2\pi e^t \cos(2\pi t) = e^t (\sin(2\pi t) + 2\pi \cos(2\pi t)) \) Agora, substituímos essas derivadas na fórmula do comprimento: \[ L = \int_{0}^{1} \sqrt{\left( e^t (\cos(2\pi t) - 2\pi \sin(2\pi t)) \right)^2 + \left( e^t (\sin(2\pi t) + 2\pi \cos(2\pi t)) \right)^2} \, dt \] Fatorando \( e^{2t} \): \[ L = \int_{0}^{1} e^t \sqrt{(\cos(2\pi t) - 2\pi \sin(2\pi t))^2 + (\sin(2\pi t) + 2\pi \cos(2\pi t))^2} \, dt \] Simplificando a expressão dentro da raiz, obtemos: \[ L = \int_{0}^{1} e^t \sqrt{1 + 4\pi^2} \, dt \] Integrando \( e^t \) de \( 0 \) a \( 1 \): \[ L = \sqrt{1 + 4\pi^2} \left[ e^t \right]_{0}^{1} = \sqrt{1 + 4\pi^2} (e - 1) \] Portanto, o comprimento \( L(g) \) do caminho \( g \) é: \[ L(g) = \sqrt{1 + 4\pi^2} (e - 1) \] Analisando as alternativas, a correta é: A \( \sqrt{1 + 4\pi^2} (e - 1) \)

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há 2 anos

Para calcular o comprimento L(g) do caminho g, precisamos utilizar a fórmula: L(g) = ∫[a,b] ||g'(t)|| dt Onde ||g'(t)|| é a norma do vetor tangente ao caminho g(t) em cada ponto t. Calculando a derivada de g(t), temos: g'(t) = (e*cos(2πt) - 2πe*sen(2πt), e*sen(2πt) + 2πe*cos(2πt)) Calculando a norma de g'(t), temos: ||g'(t)|| = √(e² + 4π²e²) = e√(1 + 4π²) Substituindo na fórmula do comprimento, temos: L(g) = ∫[0,1] e√(1 + 4π²) dt = e√(1 + 4π²) Portanto, a alternativa correta é a letra A) √1+4π2(e−1)1+4�2(�−1).

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