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Uma superfície pode ser obtida a partir da revolução de uma função em torno de um eixo. Por exemplo, seja a função f open parentheses x close pare...

Uma superfície pode ser obtida a partir da revolução de uma função em torno de um eixo. Por exemplo, seja a função f open parentheses x close parentheses e uma revolução em torno do eixo-x. Utilizando um segundo parâmetro theta, a parametrização da superfície fica: bold italic r open parentheses x comma theta close parentheses equals x bold italic i plus f open parentheses x close parentheses cos theta bold italic j plus f open parentheses x close parentheses s e n theta bold italic k. Para a integral integral integral subscript S 1 over x d S, onde S é a superfície formada pela parametrização anterior com f open parentheses x close parentheses equals x squared e D colon space 0 less or equal than x less or equal than 1 semicolon space 0 less or equal than theta less or equal than 2 pi, julgue as afirmações que se seguem. I - A parametrização da superfície S é r open parentheses x comma theta close parentheses equals x bold italic i plus x squared cos theta bold italic j plus x squared s e n theta bold italic k. II - O módulo do produto vetorial das derivadas parciais do vetor parametrização é x squared square root of 4 x squared plus 1 end root. III - O valor da integral de superfície é integral integral subscript S 1 over x d S equals pi over 6 open square brackets 5 to the power of 3 divided by 2 end exponent minus 1 close square brackets. É correto apenas o que se afirma em:

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Apenas a afirmação I está correta. A parametrização da superfície S é dada por r(x,θ) = x*i + f(x)*cos(θ)*j + f(x)*sen(θ)*k, onde f(x) = x². Substituindo f(x) na expressão, temos r(x,θ) = x*i + x²*cos(θ)*j + x²*sen(θ)*k, o que confirma a afirmação I. O módulo do produto vetorial das derivadas parciais do vetor parametrização é dado por ||∂r/∂x x ∂r/∂θ||. Calculando as derivadas parciais, temos ∂r/∂x = i + 2x*cos(θ)*j + 2x*sen(θ)*k e ∂r/∂θ = -x²*sen(θ)*j + x²*cos(θ)*k. O produto vetorial desses vetores é dado por ||∂r/∂x x ∂r/∂θ|| = ||-2x²*cos(θ)*i - 2x²*sen(θ)*j + x*i|| = ||(x - 2x²*cos(θ))*i - 2x²*sen(θ)*j||. O módulo desse vetor é dado por ||(x - 2x²*cos(θ))*i - 2x²*sen(θ)*j|| = sqrt((x - 2x²*cos(θ))² + 4x^4*sen²(θ)). Portanto, a afirmação II está incorreta. Para calcular a integral de superfície, é necessário calcular o vetor normal à superfície. Esse vetor é dado por N = ∂r/∂x x ∂r/∂θ = -x²*cos(θ)*i - x²*sen(θ)*j + 2x*cos(θ)*2x*sen(θ)*k. O módulo desse vetor é dado por ||N|| = sqrt(4x^4 + x^2). A integral de superfície é dada por ∫∫S (1/x) dS = ∫∫D (1/x) ||N|| dA. Substituindo os valores, temos ∫∫D (1/x) ||N|| dA = ∫0^1 ∫0^2π (1/x) sqrt(4x^4 + x^2) dθ dx. Essa integral é difícil de calcular analiticamente, mas pode ser aproximada numericamente. Portanto, a afirmação III está incorreta.

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