PR_Integrales_Curvilineas_Superficie
Páginas: 24 (5881 palabras)
Publicado: 6 de noviembre de 2015
Departamento de Matemáticas
EJERCICIO Nº 1:
Calcular la integral curvilínea:
desde
, 0 a
0,
a través de dos caminos diferentes:
(a) C1: elipse de semiejes x = a, y = b.
(b) C2: recta que une los puntos AB.
SOLUCIÓN:
La integral curvilínea planteada nos permite calcular la circulación del campo vectorial
a través de la curva C. Comprobemos si dicho campo es conservativo:
,
,
,
,
2
con
,
,
e
,
,
2
(a) Este apartado lo podemos resolver de dos formas:
0,
,0
(a.1) En paramétricas: Las ecuaciones paramétricas de una elipse de semiejes
son:
a y b y centro ,
cos
cos
sin
sin
sin
cos
Determinación de los límites de integración para la variable t:
,0
0;
0,
Cálculo II
Departamento de Matemáticas
sincos t
sin
sin
sin
cos
sin
1
sin
cos
cos
sin
sin
cos
3
cos
1
1
3
2
3
cos
cos
cos
1
cos
sin
sin
cos
cos
sin
3
sin
1
1
3
2
3
(a.2) Considerando la ecuación reducida de la elipse y, por ejemplo, la variable x
como parámetro:
1
√
√
√
3
√
2
3
2
3
Para resolver la integral
acos
hacemos el cambio de variable siguiente:
√
sin
. Determinación de los límites de integración para la variable
acos :
Cálculo II
Departamento de Matemáticas
acos 1
0;
0
cos
√
cos
1
sin
sin
cos
cos
sin
1
3
sin
cos
cos
1
cos
√1
cos
sin
2
cos
sin
cos
√
acos 0
2
3
1
cos
sin
3
, 0 y
(b) La ecuación de la recta que une los puntos
0
0 0
Por lo tanto:
0,
es:
2
3
2
2
Observaciones:
1)De acuerdo con los resultados obtenidos, la circulación de un campo vectorial
no conservativo depende del camino a través del cual circula.
2) Los resultados de la integral se expresan en unidades de energía.
Cálculo II
Departamento de Matemáticas
EJERCICIO Nº 2:
Calcular la integral curvilínea:
desde
0,2 a
2,0 a través de dos caminos diferentes:
(a)C1: primer cuadrante de la circunferencia de centro (0,0) y radio 2.
(b) C2: recta que une los puntos AB.
SOLUCIÓN:
La integral curvilínea planteada nos permite calcular la circulación del campo vectorial
a través de la curva C.
Comprobemos si dicho campo es conservativo:
,
,
,
con
2
,
,
,
e
,
,
1
(a) Este apartado lo podemos resolver de dos formas:
(a.1) En paramétricas: Las ecuaciones paramétricas de una circunferencia de
centro ,
y radio r son:
cos
2cos
2sin
sin
2sin
2cos
Determinación de los límites de integración para la variable t:
0,2
8 cos
8
cos
sin
cos
sin
2,0
;
sin
8
sin
cos
3
0
sin
4cos
4
cos
1
3
Cálculo II
Departamento de Matemáticas
sin
sin
sin
1
sin
cos
cos
sin
sin
cos
3
cos
1
1
3
2
3
1
cos
cos 22
1
2
cos 2
1
sin 2
2
1
2
1
2
0
2
4
(a.2) Considerando la ecuación reducida de la circunferencia y, por ejemplo, la
variable x como parámetro:
2
4
4
2
4
√4
√4
2
√4
3
4
Para resolver la integral
2cos
hacemos el cambio de variable siguiente:
√
2 sin
.
acos :
Determinación de los límites de integración para la variable
0
acos 0
4 cos
√44 1
cos
2
;
2
2sin
(b) La ecuación de la recta que une los puntos
2
0
2
0 2 2 0
Por lo tanto:
acos 1
4
0
cos
0,2 y
2
4
4
2,0 es:
Cálculo II
Departamento de Matemáticas
2
3
4
2
3
4
Observaciones:
3) De acuerdo con los resultados obtenidos, la circulación de un campo vectorial
no conservativo depende del camino a través del cual circula.
4) Los resultados de la integral se expresan en unidades de energía.
Consecuentemente, en este caso, el proceso se realiza con desprendimiento de
energía.
EJERCICIO Nº 3:
Calcular la integral curvilínea:
3
2
3 cos
a lo largo del paralelogramo de vértices O(0,0), A(2,0), B(3,1), C(1,1):
a) Directamente
b) Aplicando la fórmula de Green o de Riemann
SOLUCIÓN: ...
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