Lucian Maticiuc SEMINAR Conf. dr. Lucian Maticiuc. Capitolul VI. Integrala triplă. Teoria:

Σχετικά έγγραφα
Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Curs 4 Serii de numere reale

Capitolul 6 INTEGRALA TRIPLĂ

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

MATEMATICĂ 1 ALEXANDRU NEGRESCU

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Seminariile Capitolul IX. Integrale curbilinii

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Integrala nedefinită (primitive)

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

z a + c 0 + c 1 (z a)

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

Capitolul 9. Geometrie analitică. 9.1 Repere

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Algebra si Geometrie Seminar 9

Curs 1 Şiruri de numere reale

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

SEMINAR TRANSFORMAREA FOURIER. 1. Probleme

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. bh lh 2. abc. abc. formula înălţimii

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Lectia VII Dreapta si planul

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Dacă centrul cercului este în origine, atunci ecuaţia cercului va fi = 2

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

6.CONUL ŞI CILINDRUL. Fig Fig. 6.2 Fig. 6.3

riptografie şi Securitate

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

OANA CONSTANTINESCU. ( a carei ecuatie matriceala este data in raport cu un reper cartezian R = {O; ē 1,, ē n }.

Seminariile 1 2 Capitolul I. Integrale improprii

Curs 2 Şiruri de numere reale

y y x x 1 y1 Elemente de geometrie analiticã 1. Segmente 1. DistanŃa dintre douã puncte A(x 1,y 1 ), B(x 2,y 2 ): AB = 2. Panta dreptei AB: m AB =

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. = înălţimea triunghiului echilateral h =, R =, r = R = bh lh 2 A D ++ D. abc. abc =

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Subiecte Clasa a VIII-a

2.3 Geometria analitică liniarăînspaţiu

Geometrie analitică şi. asist. Ciprian Deliu Universitatea Tehnică Gh. Asachi Iaşi Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului

1Reziduuri şi aplicaţii

b = CA, c = AB, atunci concluzia rezultă din regula triunghiului de adunare a vectorilor:

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Capitolul 10 CONICE ŞI CUADRICE Conice pe ecuaţii reduse Elipsa

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

CUPRINS 6. Centre de greutate... 1 Cuprins..1

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Dreapta in plan. = y y 0

Lucrul si energia mecanica

Lectia III Produsul scalar a doi vectori liberi

7. Fie ABCD un patrulater inscriptibil. Un cerc care trece prin A şi B intersectează

Conice şi cercuri tangente

Geometrie computationala 2. Preliminarii geometrice

Cum folosim cazuri particulare în rezolvarea unor probleme

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Ecuatii trigonometrice

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Lucian Maticiuc SEMINAR 1 3. Capitolul I: Integrala definită. Primitive. 1. Să se arate că. f (x) dx = 0. Rezolvare:

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

a carei ecuatie matriceala este data in raport cu R.

1. Scrieti in casetele numerele log 7 8 si ln 8 astfel incat inegalitatea obtinuta sa fie adevarata. <

7. PROBLEME DE SINTEZĂ (punct, dreaptă, plan, metode)

J F (ρ, ϕ, θ) = cos ϕ ρ sin ϕ 0. Teoremă (a diferenţiabilităţii compuse) (legea lanţului) Fie F : D deschis

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

sin d = 8 2π 2 = 32 π

DEFINITIVAT 1993 PROFESORI I. sinx. 0, dacă x = 0

PROIECT DE TEHNOLOGIE DIDACTICĂ

GRADUL II 1995 CRAIOVA PROFESORI I

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI, 2017 ETAPA LOCALĂ, HUNEDOARA Clasa a IX-a profil științe ale naturii, tehnologic, servicii

Timp alocat: 180 minute. In itemii 1-4 completati casetele libere, astfel incat propozitiile obtinute sa fie adevarate.

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

Asupra unei metode pentru calculul unor integrale definite din functii trigonometrice

Subiecte Clasa a VII-a

III. Statica III. Statica. Echilibrul mecanic al corpurilor. 1. Sistem de forțe concurente. Sistemul de forțe

Transcript:

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului Analiza Matematică II, Semestrul II Conf. dr. Lucian MATICIUC Teoria: SEMINAR 3 Capitolul I. Integrala triplă. Teorema. de reducere a integralei triple) Integrala triplă se notează cu f x, y, z). x, y) acă, are explicitarea :, atunci are loc reducerea g x, y) z g x, y) f x, y, z) = ) g x,y) f x, y, z) dz dxdy g x,y). Teorema. schimbarea de variabilă în integrala triplă) x = x ρ, ϕ, θ) Presupunem că este dat de ecuaţiile parametrice : y = y ρ, ϕ, θ) z = z ρ, ϕ, θ) x y z ρ ρ ρ. om calcula iacobianul J not = x,y,z) def ρ,ϕ,θ) = x y z ϕ ϕ ϕ x y z θ θ θ unde ρ, ϕ, θ) Atunci are loc schimbarea de variabilă în integrala triplă f x, y, z) = f x ρ, ϕ, θ), y ρ, ϕ, θ), z ρ, ϕ, θ)) J dρdϕdθ ) 3. Corolar. a) Coordonate sferice coordonate polare în spaţiu) x = ρ sin θ cos ϕ Acestea sunt date de y = ρ sin θ sin ϕ, ρ [, ), θ [, π], ϕ [, π]. z = ρ cos θ În funcţie de domeniul trebuie determinate, mai precis, intervalele de variaţie pentru ρ, ϕ, θ, adică domeniul.

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. cos ϕ sin θ sin ϕ sin θ cos θ Jacobianul este în acest caz dat de J = ρ sin ϕ sin θ ρ cos ϕ sin θ =se ρ cos ϕ cos θ ρ sin ϕ cos θ ρ sin θ pot face calcule dezvoltând după a doua linie) şi se va obţine J = ρ sin θ eci ) devine f x, y, z) = f x ρ, ϕ, θ), y ρ, ϕ, θ), z ρ, ϕ, θ)) ρ sin θ dρdϕdθ b) Coordonate sferice generalizate coordonate polare generalizate în spaţiu) x = aρ sin θ cos ϕ Acestea sunt date de y = bρ sin θ sin ϕ, ρ [, ), θ [, π], ϕ [, π]. z = cρ cos θ În funcţie de domeniul trebuie determinate, mai precis, intervalele de variaţie pentru ρ, ϕ, θ, adică domeniul. a cos ϕ sin θ b sin ϕ sin θ c cos θ Iacobianul este în acest caz dat de J = aρ sin ϕ cos θ bρ cos ϕ sin θ =se aρ cos ϕ cos θ bρ sin ϕ cos θ cρ sin θ pot face calcule dezvoltând după ultima linie) şi se va obţine J = abcρ sin θ. eci ) devine f x, y, z) = f x ρ, ϕ, θ), y ρ, ϕ, θ), z ρ, ϕ, θ)) abcρ sin θ dρdϕdθ 4. Teorema 3. olumul al unui corp este dat de = 5. Teorema 4. Fie un corp de densitate µ x, y, z). Atunci masa este dată de m = µ x, y, z)

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. iar coordonatele centrului de greutate G x G, y G, z G ) sunt date de x G = m xµ x, y, z) y G = m yµ x, y, z) z G = m zµ x, y, z) 6. Teorema 5. Formula lui Gauss-Ostrogradski) Fie corpul mărginit de suprafaţa S care este faţa exterioară a lui, atunci are loc următoarea formulă de legătură dintre intregrala triplă şi integrala de suprafaţă de specia a doua. P P dydz + Qdzdx + Rdxdy = x + Q y + R ) z S 3

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. Enunţurile problemelor:. Să se calculeze unde = [, 3] [, ] [, ]. Indicaţie: = 3 3. Să se calculeze x + y + z), ) ) 3 ) x + y + z) dz dy dx = x + y + z) dz x + y + z= 3 z) dy dx = z= + x + y + z) 3, ) dy dx + x + y) x + y) ) dy unde este mărginit de planele x =, y =, z = şi de planul x + y + z = x, y) Indicaţie: Explicitarea lui : unde domeniul este dat de placa z x y x, triunghiulară : 3. Să se calculeze y x. y, unde este tetraedrul din primul octant mărginit de planele de coordonate x =, y =, z = şi de planul x + y + z =. x, y) Indicaţie: Explicitarea lui : unde domeniul este proiecţia z x y x volumului pe planul xoy, deci este placa triunghiulară : y x. x y ) ydz dxdy = y x y ) ) ydz dy dx ) dx 4

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. 4. Să se calculeze z, unde este jumătatea superioară a elipsoidului x x, y) Indicaţie: Explicitarea lui : z c x interiorul de elipsă : x 5. Să se calculeze a + y b. + y + z a b y a b z, c = unde domeniul este dat de unde este mărginit de suprafaţa conică z = h R x + y ), z h x, y) Indicaţie: Explicitarea lui : unde domeniul este discul h x + y z h : x + y R. 6. Să se calculeze unde este dat de : R x + y + z), x + y az paraboloid) x + y + z 3a sferă) Indicaţie: Mai întâi determin intersecţia celor două corpuri. eci x + y = az şi introduc în a doua ecuaţie: az + z = 3a z a) z + 3a) = şi deoarece z aleg soluţia z = a. deci obţin x + y = a ) care este ecuaţia cercului în care se x, y) întâlneşte paraboloidul cu sfera. Explicitarea lui : unde domeniul este discul : x + y a ). 7. Să se calculeze x + y ) z, x +y a z 3a x y unde este mărginit de paraboloidul z = x + y şi de sfera x + y + z = 6 şi conţine o parte din porţiunea nenegativă a axei Oz. x, y) Indicaţie: Explicitarea lui : x + y z unde domeniul este 6 x y proiecţia volumului pe planul xoy se determină mai întâi sferei x + y + z = 6 cu paraboloidul z = x + y ), deci este discul : x + y. ) 6 x y x + y ) zdz dxdy. x +y 5

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. 8. Să se determine volumul corpului dat de z x + y, z h. h Indicaţie: volumul lui este dat de = x, y) Explicitarea lui : h unde domeniul este proiecţia volumului x + y z h pe planul xoy se determină mai întâi intersecţia planului z = h > cu paraboloidul z = x + y ), deci este discul : x + y. h h h x +y dz ) dxdy. Pentru calculul integralei duble folosim coordonate polare. 9. Să se calculeze x + y + z ), unde este bila închisă de rază R cu centrul în origine. Indicaţie: Pentru a calcula integrala triplă vom folosi coordonate sferice cu ρ [, R], θ [, π], ϕ [, π], J = ρ sin θ. eci = R π. Să se calculeze π ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) + ρ cos θ) ) ) ) J dϕ dθ dρ. x + y + z, unde este situat în semispaţiul superior şi este delimitat de sferele x + y + z =, x + y + z = 9 şi de conul z = x + y. Indicaţie: Pentru a calcula integrala triplă vom folosi coordonate sferice cu ρ [, 3], θ [, π/4], ϕ [, π], J = ρ sin θ. eci 3 π/4 π = J dϕ dθ dρ. ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) + ρ cos θ) 6

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr.. Să se calculeze x + y ) unde este coroana circulară mărginită de cilindrii circulari x + y = 4, x + y = 9 şi de planele z = şi de z =. Indicaţie: Pentru a calcula integrala triplă vom folosi coordonatele cilindrice unde ρ [, 3], θ [, π], z [, ], J =...calcule...= ρ. eci = 3 π ρ cos θ) + ρ sin θ) ) ) ) J dz dθ dρ.. Să se determine volumul corpului situat în semispaţiul superior z şi mărginit de suprafeţele x + y + z = a, x + y + z = b, x + y = z, a < b. Indicaţie: Pentru a calcula integrala triplă vom folosi coordonate sferice cu ρ [a, b], θ [, π/4], ϕ [, π], J = ρ sin θ. eci b π/4 π ) ) = J dϕ dθ dρ. 3. Să se calculeze a unde este dată de x a + y b + z c 4. ) x a + y b + z c, Indicaţie: Pentru a calcula integrala vom folosi coordonate sferice generalizate cu ρ [, ], θ [, π], ϕ [, π], J = abcρ sin θ. eci π ) ) ) π aρ cos ϕ sin θ) bρ sin ϕ sin θ) cρ cos θ) = a + b + c J dϕ dθ dρ. 4. Să se transforme cu ajutorul formulei lui Gauss-Ostrogradski următoarea integrală de suprafaţă de specia a doua x dydz + y dzdx + z dxdy, S unde S) este faţa exterioară a elipsoidului x + y + z =. a b c Indicaţie: Observ că P = x, Q = y, R = z ; pentru a calcula integrala triplă pe interiorul unui elipsoid folosim coordonatele sferice generalizate. 7

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. 5. Să se calculeze integrală de suprafaţă de specia a doua x 3 y dydz + x y 3 dzdx + 3zdxdy, S unde S este faţa exterioară a domeniului mărginit de paraboloizii z = x + y, z = 6 x y Indicaţie: Conform formulei lui Gauss-Ostrogradski 3x y + 3x y + 3z ) unde : x, y) x + y z 6 x y iar domeniul este proiecţia volumului pe planul xoy se determină mai întâi intersecţia celor doi paraboloizi), deci este discul : x + y 3. 6 x y 3x y + 3x y + 3z ) ) dz dxdy x +y Pentru calculul integralei duble folosim coordonate polare. 6. Să se calculeze volumul unui corp mărginit de suprafaţa a) x + y + z ) = a 3 z, x, y, z x + y + z a b ) b) c = x y, x, y, z h 3 Indicaţie: a) Pentru a calcula volumul = aplic Corolarul adică trec la coordonate sferice. Suntem în primul octant x, y, z ) deci θ [, π/], ϕ [, π/]. Pentru a determina ρ folosim inegalitatea care-l dă pe : x + y + z a 3 z. eci ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) + ρ cos θ) ) a 3 ρ cos θ ρ ) a 3 ρ cos θ ρ a 3 cos θ ρ ρ a adică ρ ρ a 3 3 cos θ cos θ. eci : ϕ π/ şi evident J = ρ sin θ θ π/ b) Pentru a calcula volumul = aplic Corolarul şi trec la coordonate sferice generalizate. Suntem în primul octant x, y, z ) deci θ [, π/], ϕ [, π/]. ) Pentru a determina ρ folosim inegalitatea care-l dă pe : x + y + z a b c x y. eci h 3 ) aρ cos ϕ sin θ) bρ sin ϕ sin θ) cρ cos θ) + + a b c aρ cos ϕ sin θ) bρ sin ϕ sin θ) h 3 ρ 4 a b h 3 ρ 3 cos ϕ sin 3 θ sin ϕ 8

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. ρ a b sin 3 θ cos ϕ sin ϕ h 3 eci : ϕ π/ θ π/ şi evident J = abcρ sin θ. 7. Să se determine masa şi centrul de greutate al interiorului de sferă x + y + z az k dacă densitatea este µ x, y, z) = x +y +z Indicaţie: Pentru a calcula integralele triple vom trece la coordonate sferice. Observăm mai întâi că sfera este x +y +z = az x +y +z az = x +y +z a) = a deci are centrul în punctul C,, a) şi raza a deci este situată deasupra planului z = planul XY ). eci θ [, π/], ϕ [, π]. Pentru a determina ρ folosim inegalitatea care-l dă pe : x + y + z az. ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) + ρ cos θ) aρ cos θ ρ aρ cos θ ρ a cos θ ρ a cos θ adică ρ a cos ϕ. eci : θ π/ ϕ π şi evident J = ρ sin θ. 8. Să se determine momentul de inerţie în raport cu planul yoz al solidului omogen, de densitate unitate, având configuraţia domeniului mărginit de planul z = c > şi de x conul eliptic z = c + y. a b Indicaţie: Momentul de inerţie în raport cu planul yoz este I yz = x. x, y) Aplic Teorema. Explicitarea lui : unde domeniul este x c + y z c a b proiecţia volumului pe planul xoy se determină mai întâi intersecţia planului z = c > cu conul eliptic), deci este discul eliptic : x + y. a b ) c x dz dxdy c x a + y b Pentru calculul integralei duble folosim coordonate polare generalizate. 9. Să se determine coordonatele centrului de greutate al unui solid omogen mărginit de pânza unui con circular drept, având unghiul de la vârf egal cu α şi de o sferă de rază R cu centrul în vârful conului. Indicaţie: deoarece solidul este omogen centru de greutate se găseşte pe axa Oz, deci x G, y G =. Prin definiţie z G = z 9

Capitolul I: Integrala triplă Conf. dr. unde este volumul lui, dat de = Pentru a calcula cele integrale triple vom folosi coordonate sferice cu ρ [, R], θ [, α], ϕ [, π], J = ρ sin θ. eci = R α π ) ) J dϕ dθ dρ.. Să se determine momentul de inerţie în raport cu axa Oz a solidului de configuraţie bila de rază a cu centrul în origine, şi densitate µ x, y, z) = x + y + z. Indicaţie: Momentul de inerţie în raport cu Oz este I z = x + y ) µ x, y, z). eci I z = x + y ) x + y + z ) care se va calcula folosind coordonatele sferice cu ρ [, a], θ [, π], ϕ [, π], J = ρ sin θ. eci a π π = ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) ) ρ cos ϕ sin θ) + ρ sin ϕ sin θ) + ρ cos θ) ) ) ) J dϕ dθ dρ.