1036 CAPÍTULO 14 Integración múltiple1036 Chapter 14 Multiple IntegrationEn los ejercicios 37 y 38, la figura muestra la región de integraciónIn Exercises de la integral 37 and dada. 38, the Reescribir figure shows la integral the region como of una integra-inte-CAS CentroideMEn los ejercicios 49 a 54, hallar el centroide de laCASregión Centroid sólida In acotada Exercises por 49–54, las gráficas find de the las centroid ecuaciones of the o descri-solidgral tion iterada for the equivalente given integral. con Rewrite los otros the cinco integral órdenes.as an equivalent ta region en la bounded figura. Utilizar by the un graphs sistema of the algebraico equations por or computadoradescribed byiterated integral in the five other orders.y the evaluar figure. las Use integrales a computer triples. algebra (Suponer system densidad to evaluate uniforme the triple1 1y 3 x 9x y37. 38.hallar el centro de masa.)11y 3 x 9x integrals. (Assume uniform density and find the center of mass.)37. 38. 0 02dz dy dx02 1y dz dx dy0 02dz dy dx02 1y dz dx dy0 0049. 0 z 00 zz h 50. y 9 x 2 , z y, z 0x2 , zzr x2 y 2 , z hx ≥ 0z = 9 − x 2z = 9 − x 2 9y x ≥ ≥ 0051.z = 1 − y9z 16 x 2 y 2 , z 0z y ≥ ≥ 001z = 1 − yz ≥ 01x ≥ 052.z 16 2, y , z 0, x 2, x 2, y 0, y 1y x ≥ ≥ 002 1 6 y = xz y ≥ ≥ 00y = xzz53. z54.zz ≥ 0 3112 12 cmcm(0, (0, 0, 4)4)x11x = 1 − y 2x = 1 − y 21yy3x3xx(0, (0, 3, 3, 0)0)Masa y centro de masaMEn los ejercicios 39 a 42, hallar la masa(5, (5, 0, 0, 0)0)Mass and Center of MassIn Exercises 39– 42, find the massy andlas coordenadas the indicatedindicadas coordinatesdel centroof the centerde masa ofdel masssólido of thede densidaddada acotado por las gráficas de las ecuaciones.CASMomentos Moments of de Inertia inerciaMEn In Exercises los ejercicios 55–58, a find 58, IhallarI x ,y , e I x , I y ,and I zforsolidof given density bounded by the graphs of the equations.zpara the solid el sólido of given de densidad density. dada. Use a Utilizar computer un sistema algebra algebraicosystem to39. 39.Hallar Find xusingutilizandox, y,x, z y, z k. k.por evaluate computadora the triple y integrals. evaluar las integrales triples.Q: Q:2x 2x 3y 3y 6z 6z 12, 12,x x 0, 0,y y 0, 0,z z 0055. (a) 56. (a) x, x, y, y, z z k40. 40.Hallar Find yusingutilizandox, y,x, z y, z ky. ky.(b)(b) x, x, y, y, z z kx kx 2 2 y y 2 2 Q: Q:3x 3x 3y 3y 5z 5z 15, 15,x x 0, 0,y y 0, 0,z z 00zz41. 41.Hallar Find zusingutilizandox, y,x, z y,z kx. kx.aaQ: Q:z z 4 4 x, x,z z 0, 0,y y 0, 0,y y 4, 4,x x 00242. 42.Hallar Find yusingutilizandox, y,x, z y, z k. k.Q: x Q: a x y a b y z b z 11a,a,b,b,cc>>0,0,xxc 0,0,yy0,0,zz00cMasa Mass y and centro Center de masaMEn of Mass los In ejercicios Exercises 43 y and 44, 44, formular set up las theintegrales triple integrals triples for para finding hallar the la masa mass y and el centro the center de masa of del mass sóli-ofdo the acotado solid bounded por las gráficas by the graphs de las ecuaciones. of the equations.43. x x 0, 0, x x b, b, y y 0, 0, y y b, b, z z 0, 0, z z bbx, x, y, y, z z kxykxy44. x x 0, 0, x x a, a, y y 0, 0, y y b, b, z z 0, 0, z z ccx, x, y, y, z z kzkz57. (a) x, x, y, y, z z k58. (a)(b)(b) kykyParaThink pensarMEnAbout ItlaThe figuracenter se muestraof mass elof centroa solid de masaof constantde unsólidodensity de densidadis shown constante.in the figure. En losIn ejerciciosExercises 4545–48, a 48, hacermake unaaconjeturaconjecture acercaabout dehow cómothe center cambiaráof massel centrox, y, dezwill masachange x, y,forzy24conthelanonconstantdensidad nodensityconstantex, Explain.4Explicar.xyx,y, z.y, z.4x45.45.zx,x,y,y,zzkxkxzMomentos de inerciaMEn los ejercicios 59 y 60, verificar los46.46. x, y, z kz8CAS2, 0, CAS Moments of Inertia In Exercises 59 and 60, verify the momentsx, y, z kz85)4( 2, 0,5)momentos de inercia del sólido de densidad uniforme. Utilizar47.47. x, y, z ky 2of inertia for the solid of uniform density. Use a computerx, y, z ky 23un sistema algebraico por computadora y evaluar las integrales48.algebra system to evaluate the triple integrals.48. x, y, z kxz 2 y 2 2x, y, z kxz 2 y 2 22triples.59.z59.x 1 zI x 12m3a 1 2 L 2 12 m3a2 L 2 I y 1 ay I y 1 2ma 2aL1 y24 3 2 2 ma2LxI I z 1 z 12m3a 1 2 L 2 12 m3a2 L 2 axaa)33y3yx20 20 cmcmax k kxyzz4az = 4 − x5 cm 5 cmyyyxx kz kz k4 k4 zzaxa2a2zz = 4 − y 24L2L2yyyyy
60.SECCIÓN 14.6 Integrales triples y aplicaciones 103714.6 Triple Integrals and Applications 103714.6 Triple14.6IntegralsTriple Integralsand Applicationsand Applications 1037 103714.6 Triple Integrals and Applications 1037z60. I z60. x 1 1I12 x 12m ma2 a 2 b 2 b 2 CAPSTONEI y 1 12 mb2 c 2 z12m a 2 1b 2 y mb2 c z60.a CAPSTONEx 12m 12 2 c zCAPSTONE60. I ca68. Think About It Of the integrals (a)–(c), which one isz ma2 3 2 1I z 1 12 ma2 c 2 b68. Para pensar De las integrales a c), ¿cuál es igual a12 mb2 x 12mc 2 a 2 b 2 c2 b a68. ThinkCAPSTONE1About It Of the integrals (a)–(c), which one isy 12 1 mb2 2 ca68. Think equal to fx, y, z dz dy dx? Explain.21 0 1 Explicar.12 ma2 c 23 2 About 1 It Of the integrals (a)–(c), which one isI y 121bequal to f x, y, z dz dy dx? Explain.z 12 m mb2 c 2a2 2c ba68. Think About 3 2 It1Of the integrals (a)–(c), which one is12equal 1 0 to 1 fx, y, dz dy dx? Explain.I 23 2110 1z 12 ma2 c 23 2 1bequal to fx, y, z dz dy dx? Explain.21 0 1b3 2a)1 fx, y, z dz dx dyb a) fx, 1302 1y, z 1 dz dx dyca b1 0a)3 2 11 f x, y, dz dx dyc a1 2 32 ba) 1 0 1 fx, y, z dz dx dyx 2 ay1x 2 2b) 2 3 fx, y, dx dy dzcb1 0 1c a y10213x 2 2b) fx, y, z dx dy dzy1 0 1x 2c2ab) 1 2 3 f x, y, dx dy dzy210311x 2 2b) fx, y, z dx dy dzy2 3c)1 1 0 1 fx, y, z dy dx dzc) fx, 0213y, z 1 dy dx dz0 1c)2 3 11 f x, y, dy dx dzc) 0 1 1 fx, y, z dy dx dzI x1I y1I z1Momentos de inerciaMEn los ejercicios 61 y 62, dar una integraltripleMomentsque representeof InertiaelInmomentoExercisesde inercia61 andcon62,respectoset up aaltripleeje z ValorAveragepromedioMEnValue In Exerciseslos ejercicios69–72,69 afind72, hallarthe averageel valorvaluepromedioofMomentsdeMoments integralof Inertiala regiónthat ofsólidaInertia givesIn ExercisesQthedeIn momentdensidadExercises61 andof.inertia 6162,andsetaboutup62,athe settriplezup -axis triple of the AverageAverageValuethedefunctionInlaValueExercisesfunciónover Insobrethe Exercises69–72,givenel sólidosolid.find69–72,dado.ThethefindElaverageaveragevalorthe value averagevaluepromedioofofa value continuousde unaofintegral that Momentssolidgives ofregionthe InertiaQmoment Inof densityof inertia Exercises.about 61 the and z-axis 62, set of the up a tripleintegral that gives the moment of inertia about the -axis of the the function Average61.funciónover Valuethe given Incontinuaf x,f(x,y,solid. Exerciseszy, z)overThesobreaaverage 69–72, findsolidunaregionvalue theregiónQofsólidaisa average continuousfunction the function f x, y, zover over the a solid given region solid. The Q isaverage value of a contin-value ofthe function over the given solid. The average valueQofescontinuousfunction x, y, over solid region issolid region integral Q of x, that density y, gives z: 1 . the ≤moment x ≤ 1, 1 of inertia ≤ y ≤ about 1, 0 ≤ the z ≤z-axis 1 x of thesolid regionof density .solid 61. Qregionx, Qy, of z : density 1 x.1, 1 y 1, 0 z 1 x 1uous 1 function f x, y, z over a solid region Q is61. Q 1fx, y, z dV61.x, y, z :x,162. x 2 y, xy: 1,z 211,y 1, 0 z1, 1 xV V f x, y, z dVQ x, y, z: x 2 y 2 ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 4 x 2 y 2 fx, y, z dV61.Qx 2 Qy 2 x, y,z 2 z : 1 x 1, 1 y 1, 0 z 1 x V 1 fx, y, dV62. Q x, y, z : x 2 y 2 1, 0 z 4 x 2 y 2Q2 2 2fx, y, z dVQdonde whereVes is el the volumen de of la the región solid region sólida Q.62. Q x, y, z : x 2 x 2 yy 2 2 1,z 2V0 z 4 x 2 y 2Q62.kxx, 2 y, : 2 2 1, 2 2 where V is the Q volume of the solid region Q.62.Enkxlos 2 Q x, y, z : x 2 y 2 1, 0 z 4 x 2 y 2whereis the volume of the solid region Q.ejercicios 63 y 64, utilizando la descripción de región só-where 69. f(x, fx, Vy, y, is z) zthe zvolume 2 z 2 4 sobre 4 over of the el the cubo solid cube en region in el the primer Q. first octante bounded acotado por bykxlos planos coordenados, y los planoslida, In Exercises kx 2dar la integral 269. fx, y,63 and para 64, using 1 y z 1.a) la masa, the description b) el centro of the de masa solid region,69.zfx, thezcoordinate 2 y, 4 over planes and the planes x 1, y 1, and z 1y c) el2 the cubeover thein thecubefirstinoctantthe firstboundedoctant boundedbybyIn Exercisesmomento set up63theandde integral64, usinginercia con forthe(a)descriptionrespecto the mass, al eje (b)of thez. thesolidcenterregion, the coordinate 69. fx, y, planes z zand the planes x 1, y 1, and z 1In Exercises 63 and 64, using the description of the of solid mass, region, and 70. 70. fthe fx, x,coordinate 2 4 over the cube in the first octant bounded byy, z z xyzplanessobre over the andel cubo cube the planes in en the el primer first octant 1,octante bounded 1, andacotado by por theset up the In(c)integral Exercisesthe momentfor 63 (a) andofthe 64,inertiamass, usingabout(b) the the descriptionthecenterz-axis.of mass, of the and solid region, 70. fx, y, zthelos coordinatexyzcoordinateoverplanos coordenados planestheplanescubeandinandthethethey los planesfirstplanesoctantxplanos x x 4,bounded1, y4, y y 4,by1,andtheand z 1set up the integral for (a) the mass, (b) the center of mass, and 70. fx, y, xyz over the cube in the first octant bounded y z 4. by 4 the(c) the moment 63. set El up sólido the of inertia integral acotado about for por (a) the z the z-axis.4 mass, x 2 (b) y 2 the y zcenter 0 con of la mass, función and coordinate 70. fx,63. de The densidad solid bounded by z 4 x 2 y 2 and z 0 with density 71. 71. f fx, planes y,x, y, y, zz z and xyz x the over y planes the zxcube 4, in ythe 4, first and octant z bounded 4 by the(c) the moment of inertia about the -axis.coordinate planes and thesobre over planes the el tetraedro tetrahedron 4,4,en in andel the primer first (c) the moment of inertia about the z-axis.octante63. The solid cuyos vértices sony64. El functionbounded by with vertices 0, 0, 2, 0, , 0, 2, 0 and 0, 2sólido en el primer kzand with density71. fx, y, zcoordinatex yplanesz overandthethetetrahedronplanes xin4,theyfirst4,octantand z 463. The solid boundedz 4by 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 2, 0 0, 0, 2octante x 2 y 2acotado 2 z por and0los planos with coordenadosfunction The y xsolid 2 yin 2 the kz2 y 2 and z 0 with densitydensity71. fx, y, over the tetrahedron in the first octantfunction 63. The solid kz bounded by z 4 x 2with vertices 0, 0, 0 , 2, 0, 0, 2, and 0, 0, 264.71. fx, y, z x y z over the tetrahedron in the first octantz 2 first 25 octant con función bounded de by densidad the coordinate planes 72. 72. withf(x, fx, y, y, verticesz) z x 0, 0, ysobre over , 2,el the 0, ,sólido solid 0, 2,acotado bounded and 0,por la by 0, esfera the xsphere2 y 264. The solidfunctionandin thex 2 firsty 2 octantkzz 2 bounded25 withbydensitythe coordinatefunctionplanes72. fx, y, zwithkxyx 2 xverticesy 2 y over0,3. z 2 the0, 03solid, 2, 0,bounded0 , 0, 2, 0byandthe0,sphere0, 264. The solid in the first octant bounded by the coordinate planes72. fx, y, over the solid bounded by the sphereand x64. 2 The y 2 solid with density functionx 2 y 2 z 2 3and2 z 2 in 2 25the 2 first octant bounded by the kxycoordinate planes72. fx,with density function2 y, 2 z 2 x y over the solid bounded by the sphere25kxyand x 73. Hallar Find the la región solid region sólida Qwhere donde the la integral triple integral tripleDesarrollo WRITING 2 yABOUT 2 zde 2 25 with density function kxy CAS x 2 y 2 z 2 3conceptos CONCEPTSCAS 73. Find the solid region Q where the triple integralWRITING ABOUT CONCEPTSCAS 73. Find the solid region where the triple integralWRITING 65. Define a ABOUT triple integral CONCEPTS and describe a method of evaluating CAS 73. Find the solid65. Define 65. a Definir triple una integral triple y describir un método para evaluaruna integral triple.2 y 2 3z 2 dV11 2x 2x 2 region 2 y 2 Q where 2 3z 3z 2 the triple integralWRITING 2 dVa tripleintegralABOUTintegral.and describeCONCEPTS65. Define triple integral and describea method ofmethodevaluatingof evaluating 1 2xa triple 65. integral. Define a triple integral and describe a method of evaluatingQ2x 2 2 3z 2 dV66. Determine triple integral.1 2xwhether the moment of inertia about the y-axisQ es is un a maximum. máximo. 2 yUtilizar 2 3zUse a computer un sistema 2 dValgebra algebraico system por to computadora approximate y66. Determine 66. Determinar a triple si el momento de inercia con respecto al eje y delofwhetherintegral.Q66. Determine the cylinder whetherthe in Exercise the momentof inertia59 will ofaboutincrease inertiatheabouty-oraxisdecrease the y-axisfor is a maximum. Qaproximar the Use el a valor computervalue. máximo. Whatalgebrais ¿Cuál thesystemexact es el tomaximum valor approximate máximo value? exacto?of the 66. cylinder cilindro Determine del ejercicio 59 aumentará o disminuiráthe nonconstant Exercise whetherdensity59 the will moment increase ofx, y, zor inertia decreasex 2 aboutz 2 for con the la y- densidadconstantey 74. 74. Hallaraxisis maximum. Use computer algebra system to approximateof the cylinder in Exercise 59 will increase or decrease and a for 4. the maximum is a maximum. value.Find the la regiónWhat Usesolid region sólidais a the computerQexactwhere dondemaximum algebra systemthe la integralvalue? to approximatethe nonconstant of the cylinder density in x, Exercise y, z 59 xwill 2 increase z 2 and a 4.the maximum value. What is the exact triple maximum integral triple value?CAS67. the Consider nonconstant two solids, density solid x, A y, and solid B,2 orof equal 2 decrease for CASand weight 4.CASas74. Find the solidthe maximumregion Qvalue.whereWhatthe tripleis theintegralexact maximum value?67. Consider 67. Considerar the el sólido A y el sólido B de pesos iguales que seshowntwononconstantsolids,below.soliddensityA and solidx, y,B,zof equalx 2 weightz 2 andasa CAS 74. Find the solid region where the triple integral67. Consider two solids, solid and solid B, of equal weight as CAS 74. Find theshown below. muestran en la figura.11 solidxx 22 regionyy 22 Qzz 22 wheredVthe triple integral67. Consider two solids, solid A and solid B, of equal weight asdVshown (a) Because below. the solids have the same weight, which has the 1 x 2 y 2 z 2 dVQ(a) Because a) shown Como thebelow. los sólidos tienen el mismo peso, ¿cuál tiene lagreatersolidsdensity?have the same weight, which has the2 2 2 dV(a) Because the solids have the same weight, which has the1 x 2 y 2 z 2 dVQgreater (a) densidad density? Because mayor? the solids have the same weight, which has the es is Qun a maximum. máximo. Utilizar Use a computer un sistema algebraico system por to computadora approximate y(b) greater Which density? solid has the greater moment of inertia? Explain. is a maximum. Qaproximar the Use el a valor computervalue. máximo. Whatalgebrais ¿Cuál thesystemexact es el to valor maximumapproximate máximo value? exacto?(b) Which b) ¿Cuál solidgreaterhas sólido thedensity?greater tiene moment el momento of inertia? de Explain. inercia mayor?is maximum. Use computer algebra system to approximate(b) the maximum value. What is the exact maximum value?(c) WhichExplicar. The solids solid are has rolled the greater down moment an inclined of inertia? plane. They Explain.is a maximum. Use a computer algebra system to approximateare 75. 75. Encontrar the Solve maximum for a en in value. the la integral triple What integral. triple. is the exact maximum value?(c) The solids(b) Which(c) The startedaresolidsrolledsolidat the aredownhas thesame rolledangreatertime downinclinedmomentand an atplane.ofinclined the sameTheyinertia?plane. height.areExplain.They Which are75. Solve forthea inmaximumthe triplevalue.integral.What is the exact maximum value?113ay 3 a y 2 4 x y 2will reach the bottom first? Explain.14dz dx dy0 2 4xystarted c) (c) Los at The the sólidos same solids se time are hacen rolled and rodar at down the hacia same an inclined abajo height. en Which plane. un plano They inclinado.Empiezan al mismo tiempo y a la misma altura.2 4areSolve for in the triple 2 integral.started at the same time and at the same height. Whichdz dx dy 141 375. aSolveyforx a in the triple integral.1 3 a y 2will reach started the bottom at the first? same Explain. time and at the same height. Which2 4 x y 140 00dz a15a dx dy2will reach the bottom first? Explain.1 3 a y 2 4 x y 2 14 15¿Cuál will llegará reach the abajo bottom primero? first? Explicar. Explain.dz dx0 0 a15 dy 140 0 a dz dx dy 1576. 76. Determinar Determine 0 0el the avalor value de of b de b such manera that 15que the el volumen of del the elipsoide ellipsoid76. Determine76. Determine x 2 the valuey 2 bthe 2 of bvaluesuchz 2 9of that such 1thees 16volumethat . theofvolumethe ellipsoidof the ellipsoidx 2 76. y 2 Determine b 2 z 2 9 1 es 16 .Axis of2 2 2 the value 2 of b such that the volume of the ellipsoides 16 .x es 16 .Axis ofAxis revolution ofPUTNAM 2 y 2 bEXAM 2 z 2 9 1CHALLENGErevolution PUTNAM EXAM CHALLENGEAxis ofrevolutionAxis Eje de ofPreparación PUTNAM 77. EvaluateEXAM del CHALLENGE examen PutnamAxis ofrevolutionrevolutionrevolución 77. EvaluatePUTNAM EXAM CHALLENGEAxis of77. Evaluate 1 1 1revolutionEje revolutionAxisdeof177. 1límEvaluarEvaluate 1 . . . cos 2n→ 0 0 0 2n x 1 x . . .2 x n dx 1 dx . . . 2 dx n .lím . . . 1 1cosrevolución2 1revolutionn→ 0 0 0 2n x 1 x . . .lím . . . cos 2 x n dx 1 dx . . . 1 1 1 2 2 dx n .Solid ASolid Bn→ 0 0 0 2n 1 . . .2 n dx 1 dx . . . 2 dx n .lím . . . cos 2Solid ASolid Bn→ This problem 0 0 was composed 0 2n x 1 x . . .2 x n dx 1 dx . . . 2 dx n .by the Committee on the Putnam Prize Competition.Solid Solid This problem © was The composed Mathematical by the Association Committee of on America. the Putnam All rights Prize reserved. Competition.Sólido Solid A ASólido Solid BBThis problem was composed by the Committee on the Putnam Prize Competition. x 2 y 2 z 2 kx 2 kzPara discusión0 1 1x, y, z x 2 z 2 kxy© The Mathematical Este Association of America. All rights reserved.This problemaThe Mathematical was fue preparado composed porAssociation by the el on the Prize of Committee America. All on rights the Putnam reserved. Prize Competition.© The The Mathematical Association of of America. Todos All rights los derechos reserved. reservados.
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