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Supondo que para resolver um problema envolvendo o cálculo de uma integral tripla, foi adotada a mudança de variáveis considerando as seguintes relações ? = ? 2 , ? = ? , ? = ? 2 x=u 2 ,y=v,z=w 2 de modo a converter o sistema de coordenadas cartesianas em um novo sistema. Sabe-se que o jacobiano associado à mudança de variável é dado por: ? ( ? , ? , ? ) = ∣ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ∣ J(x,y,z)= ​ x u ​ y u ​ z u ​ ​ x v ​ y v ​ z v ​ ​ x w ​ y w ​ z w ​ ​ ​ Considerando as relações apresentadas, assinale a alternativa que contém o jacobiano associado à essa mudança de coordenadas. A. ? = 2 ? . J=2u. B. ? = 4 ? ? . J=4uw. C. ? = 4 ? ? . J=4uw. D. ? = 2 ? . J=2w. E. ? = 2 ? ? . J=2uw.
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Victor Sotto

ontem

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ontem

Para encontrar o jacobiano associado à mudança de variáveis dada, precisamos calcular o determinante da matriz jacobiana, que é formada pelas derivadas parciais das novas variáveis em relação às variáveis originais. As relações dadas são: - \( x = u^2 \) - \( y = v \) - \( z = w^2 \) Agora, vamos calcular as derivadas parciais: 1. \( \frac{\partial x}{\partial u} = 2u \) 2. \( \frac{\partial x}{\partial v} = 0 \) 3. \( \frac{\partial x}{\partial w} = 0 \) 4. \( \frac{\partial y}{\partial u} = 0 \) 5. \( \frac{\partial y}{\partial v} = 1 \) 6. \( \frac{\partial y}{\partial w} = 0 \) 7. \( \frac{\partial z}{\partial u} = 0 \) 8. \( \frac{\partial z}{\partial v} = 0 \) 9. \( \frac{\partial z}{\partial w} = 2w \) Agora, montamos a matriz jacobiana \( J \): \[ J = \begin{bmatrix} \frac{\partial x}{\partial u} & \frac{\partial x}{\partial v} & \frac{\partial x}{\partial w} \\ \frac{\partial y}{\partial u} & \frac{\partial y}{\partial v} & \frac{\partial y}{\partial w} \\ \frac{\partial z}{\partial u} & \frac{\partial z}{\partial v} & \frac{\partial z}{\partial w} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2u & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 2w \end{bmatrix} \] O determinante dessa matriz é: \[ \text{det}(J) = (2u) \cdot (1) \cdot (2w) = 4uw \] Portanto, o jacobiano associado à mudança de coordenadas é \( J = 4uw \). Analisando as alternativas, a correta é: B. \( J = 4uw \).

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