1050 CAPÍTULO 14 Integración múltiple14.8 EjerciciosEn los ejercicios 1 a 8, hallar el jacobiano x, y/u, v para elcambio de variables indicado.1. x 1 2u v, y 1 2u v2. x au bv, y cu dv3. x u v 2 , y u v4. x uv 2u, y uv5. x u cos v sen sin , y u sin sen v cos 6. x u a, y v a7. x e u sen sin v, y e u cos v8.x u v , y u vEn los ejercicios 9 a 12, dibujar la imagen S en el plano uv de laregión R en el plano xy utilizando las transformaciones dadas.9. x 3u 2v10. x 1 34u vy 3v321y(0, 0)(2, 3)R2(3, 0)x3y 1 3u v654321y(2, 2)(0, 0)R(4, 1)(6, 3)2 3 4 5 6xy(0, 1)1(−1, 0)−1y(1, 2)2(0, 1)(1, 0)(2, 1)x11−1x(0, −1)(1, 0) 1 2Figura para 15 Figura para 1617. R yx y dA18.R 4x ye xy dAx u vx 1 2u vy uy 1 2u vyy6(−1, 1)(1, 1)4 (3, 3) (7, 3)2x−1 (0, 0) 1x(0, 0) (4, 0) 6 8−2−119. Re 20. R xy2 dAy sen sin xy dA11. x 1 2u v12.x 1 3v ux v u , y uvx u v ,y vy 1 2u v21y(0, 1)R)1 12 , 2)(1, 2)1 2)3 32 , 2)xy 1 32v u− 1 43 , )23)43y)2 103 , 3 )4 83 , 3)R1 23 , 3)−2 −1 1 2 3−1))x321yy =R1x4y = 2x3y = 4 xy = 1 xxyxy = 1 y = 43 xy = 42 R y = 1x1 2 3 4CAS En los ejercicios 13 y 14, verificar el resultado del ejemplo indi-por establecer la integral usando dy dx o dx dy para dA.CAScadoDespués, usar un sistema algebraico por computadora para evaluarla integral.13. Ejemplo 3 14. Ejemplo 4En los ejercicios 15 a 20, utilizar el cambio de variables indicadopara hallar la integral doble.15. R 4x 16. R 2 y 2 dA60xy dAx 1 2u vy 1 2u vx 1 2u vy 1 2u vEn los ejercicios 21 a 28, utilizar un cambio de variables parahallar el volumen de la región sólida que se encuentra bajo lasuperficie z f x, y y sobre la región plana R.21.22.23.f x, y 48xyR: región limitada por el cuadrado con vértices (1, 0), (0, 1),(1, 2), (2, 1)fx, y 3x 2y 2 2y xR: región limitada por el paralelogramo con vértices (0, 0),(2, 3), (2, 5), (4, 2)f x, y x ye xyR: región acotada por el cuadrado cuyos vértices son 4, 0,6, 2, 4, 4, 2, 2
SECCIÓN 14.8 Cambio de variables: jacobianos 105114.814.8ChangeChangeofofVariables:Variables:JacobiansJacobians1051105114.8 14.8 Change Change of Variables: of Variables: Jacobians Jacobians 1051 105114.8 Change of Variables: Jacobians 105124.x, y x y 2 sin x y32. Utilizar el resultado del ejercicio 31 para hallar el volumen de24.x, y x y sensin 232. Use the result of Exercise 31 to find the volume of each domeshaped32. the solid result Use the lying of result Exercise below of Exercise the 31 to surface find 31 the to volume find x, the yof volume and each above dome-of each the dome-24. f x, y x y región acotada 2 sin por 2 xx yy32. Useel cuadrado cuyos vértices soncada the uno result de los of Exercise sólidos abovedados 31 to find the que volume se encuentra of each domeshapedsuperficie solid z lying f x, below y y sobre the surface la región z elíptica f x, yR. and (Sugerencia: above thebajo la24. fR:x, 24. y region f x, y bounded y 2 x sin 2 x by y 2 sin the y2 xsquare y with vertices ,,0,0, 32. Use32, R: region 2, bounded , , 2, by 2 the square with vertices , 0,R: 32, region 2, R: bounded region , 32. , bounded 2, Use by the 2 result by square the of Exercise square with vertices 31 with to find vertices the volume , 0, of each shaped elliptical domeshaped4y , 2 2, solid lying 2 below the surface z f x, y and elliptical given abovesolid shaped region lying solid R. below (Hint: lying the After below surface making the zsurfacethe f x, change zyand f x, of above variables y and the above the32, 2, , , 2, 2, 0, elliptical Después de region hacer R. el (Hint: cambio After de variables making dado change por los of resultados variablesquare with vertices 25.25. 32, x, y x yx 4ygiven by the results Exercise 31, make second ofx, y , 2, 32, 0, x, 2, , yx2, , del ejercicio by the elliptical region the 31, results R. region (Hint:hacer un ExerciseR. After (Hint: makingsegundo 31,Aftercambio make the making change a de secondthe of changevariables change variables ofa coordenadaspolares.) to coordinates.)ofvariables25. f x, y x yx región acotada por el elliptical 4yparalelogramo region R. cuyos (Hint: vértices After son making 0, 0, the change of given variables by given the to polar results by the coordinates.)results Exercise Exercise 31, make 31, a second make a change second of change of25. fR:x, region 25. y f x, x bounded y yx x by the 4y yx parallelogram 4y with vertices 0, 0,variables1, R: 1, region 5, 0, bounded 4, 1by given the parallelogram by the results in with Exercise vertices 31, 0, make 0, a second variables (a) change x, variables y of to polar 16 to coordinates.)polar coordinates.)R: 1, region 1, 5, R: 0, bounded region 4, 1 bounded by variables the parallelogram by to the polar parallelogram coordinates.) with vertices with vertices 0, 0, 0, 0, (a) f x, y 16 x 2 y1, 1, 5, 0, 4, 1226.x, y 3x 2y2y x 32(a)f x, x, y ;26.R: x2 y (a) región acotada por el paralelogramo cuyos vértices son 0, 0,R: x2 1616 f x, 16 y y2 y2x region bounded by the parallelogram with vertices≤ 16 x 2 ylelogram with verticesx, y 0, 1, 0, 3x 1,5, 2y2y 0, 4, 12 y1, 1, 5, 0, 4, 12 226. f x, y 3x 2y2y (a) f xx x, 32 32 y 16 x 2 y 2R: x226. fR:x, 26. y f x, 3xy 2y2y 3x 2y2y x 32 x 320, 0,R: x2 16 R: x22,2,3,3,2,2,5,5,4,4,22 R: x2(b)x, y cos27.x, y x x, y 2 27.x216 y29 116 y216 y2y2 99 11R: region bounded by the parallelogram with vertices 0, 0,9 1R: 2, region 3,R:2, bounded region5, 4,bounded 2 by the parallelogram by the parallelogram with vertices with vertices 0, 0, 0, 0,y2lelogram with vertices 2, x, y 0, 3,2, 0, 2, x 5, 3,4, 2, 25,4, 2(b) f x, y A cos 2;R:R:regiónregionacotadaboundedporby (b) theel ftriángulo x, triangle y A withcuyos cosverticesvértices0,son0, a,0,0,0,a, 0, 0, a, donde a > 0 2 x2a 2(b) f x, y A cos 27.2 x2y2a 2(b) f x, y A cos y22 b27. f x, y x y2 x2R: x2 x2 y2wherey20, a,≤ a 227.2 x2a 2y2f x, y x y2 y2 bf x, y x y2 bR: region bounded by the triangle with vertices 2 0, 0, b a, 0,R: region bounded by the triangle with vertices 0, 0, a, 0,R: x2R: region where bounded by the triangle with vertices 0, 0, a, 0,R: x2 a R: x2le with verticesxy28.0,28.x,0,x,y a,y 0, xywhereR: x2 WRITING ABOUT CONCEPTSa y22 b 1a y2where 0, a, a > 0a y20, a, a > 02 y2 b 2 b 12 b 11 2 0, a, a > 02 2xy28. f x, y xy xy2 WRITING Desarrollo ABOUTR:R:región28. f x,regionacotaday boundedporbylasthegráficasgraphsdeof xyxy 1,1,xyxy 4,4,1,1, 33. State WRITING dethe definition ABOUT conceptosCONCEPTS28. f x, y 1 x 2 y 2WRITING ABOUT CONCEPTSof the Jacobian. CONCEPTS1 x 2 y 2 1 x Sugerencia:WRITING 2 y 233. State the definition of the Jacobian.R: region boundedHint: LetHacer by theu, x graphs vu.u,ABOUTy ofvu. xy CONCEPTS1, xy 4, x 1,34.33. State DescribeEnunciar 33. the State definition lahowdefinición the to definition use of the Jacobian. jacobiano.of the Jacobian. to change variables inR: x region 4 Hint: R: bounded regionLet xbounded29.29.LaThesustituciónsubstitutionsu 2x33. by u, the State y graphs by2x y vthe vu.the andxdefinitionof graphs xy of y hacenof1,lathexy makeregiónJacobian. 1, 4, xyx 1, 4, x 1, 34. Describe how to use the Jacobian to change variables intheRregion(ver ladouble integrals.s of xy 1, xy x 4, x4Hint: x1, 4LetHint: x Let u, yx vu. u, y vu.34. Describe Describir 34. Describe how cómo to usar use how el the to jacobiano use Jacobian the Jacobian para to change hacer to un variables change cambio variables indedouble integrals.in29. figura) The substitutions.(see figure)en unaintosimple u34. región 2x Describe yregionSand en how v el inplano to x use ytheuv. the makeplane.Determinar Jacobian the region toDetermineelchange variables double variables inintegrals.double en integrales integrals. dobles.29. Thenúmero R (see29. substitutions figure)The substitutions totaltotalnumberde into ulados a simpler 2xof sidesde doubleu S que region y and 2x ofson integrals.vthatparalelos S y andthe x uv-vy are parallela plane. make x the ycualquiera Determinemake region the regionto eitherdethelosd v x y make Rthe regionejes (seeaxisutotal figure) Roorv. number(see into figure) a of simpler sidesinto aof region simplerS that Sregion in are the parallel uv- S in plane. thetouv- Determine eitherplane.theDetermineIn Exercises 35–40, find the Jacobian x, y, z/u, v, w for then S in the uv-plane. the u- Determine total the number the total v-axis.number of sides of of sides S that of are S that parallel are parallel to either to the either the InindicatedEn Exercises los ejercicios 35–40,change35 findofavariables.40, the hallar JacobianIfel jacobiano x, y, z/u, fu, v, w,x, y, v, z/u, w forgu, v,v, theu-axis or the v-axis.In Exercises 35–40, find the Jacobian x, y, z/u, v, w,wfor thethat are parallel to either the u-axis or the v-axis.In Exercises 35–40, find the Jacobian x, y, z/u, v, w for theu-axis or the v-axis.indicatedIn Exercises 35–40, find the Jacobian x, y, z/u, andparav, welfor hu,cambio change ofthe v, w, thende variables. variables If xthe Jacobianindicado. fu, v, w,indicated change of variables. of If x, y, andSi y x withgu, f u, v,respectv, w,yw,indicated change of variables. If x fu, xv, w,fu, y v, w,gu, yv, w,gu, v, w,y yandto z gu, hu,v,v, w, v, isy w, z then hu, the v, w, Jacobian entonces of x, el y, jacobiano and z with de respect x, y y z(2, 7) indicated change of variables. If x fu, v, w, and y zgu, and hu, v, w, zv, w,hu, then v, w, the then Jacobian the Jacobian of x, y, and of x, zy,with and respect z with respect8 (2, 7)to con u, respecto v,wa isu,v y w es8and z hu, v, w, then the Jacobian of x, y, and z with respect to u, v, and w is(2,87) (2, 7)to u, v, and w is6to u, v, and w isx x xu vx, x, y, z z.u, w y y yu, v, w u vz z zu v wx x x6x6x xu v x w4(6, 3)x x x x xRu v w44 (6, 3)R x x xu y v yuw yvw2 R(0, 0) (6, 3) (6, 3)x, y, z2 2u v wu vxx, y, zx, y, zx, y, zz z zu, v, w u v w. y y yu, v, w y y y(0, 0)u, v, w y y y(0, 0)u, v, w y y y(0, 0)u vu vuv2 4 6 8z z z2 4 62 84 6 8 u vz u z vzz w.z zCAPSTONEz z zu v w.Para CAPSTONEu v w.CAPSTONE discusión35.u1 u1 v, v, uv1 uv1 w, w, uvw30. Find CAPSTONEtransformation Tu, vux, v y w.gu, v, hu, v 35. x u1 v, y uv1 w, z uvw30. Find a transformation Tu, v x, y gu, v, hu, vEncontrar that when una applied transformación to the regionwill result in the image35. 36.x 35.u1 4u x v, u1 v, y 4vv, uv1 y w, uv1 w, z w,uvwz uvw30. Find that30.when a transformationFindapplieda transformation Tu, v x, y gu, v, hu, v(see figure). que al Explain35. to xthe Tu,aplicar your u1 region v a la reasoning. v, Rx, will yy result gu,uv1 in w, the v,zimagehu, v uvwS36. x 4u v, y 4v w, z u wx, y gu, v, that hu, v that when applied región to the region R resultará R will en result la imagen in the image S36.37. x 36. 4u x2u v, v, 4u y 4v, y2u w, v, 4v z uw, 2uvwzw u w(see when figure). applied Explain to the your region reasoning. R will in the SR will result in the image (ver la Sfigura). (see figure). Explicar 36. xExplain el 4urazonamiento.your v, yreasoning. 4v w, z u w37. x 137. 38. x 37.1 2u v, x 1 y 12u v, 2u yw, 1 2u v,2u v, 2uv, y v, 1 z 2uvw(see figure). Explain your reasoning.y2u z 2uvwv, z 2uvwning.y 37. x 1 2u v, y (−2, 1 v38. x u v w, y 2uv, z u v wy2u 6) v, vz(0, 6)2uvwv38. 39. xSpherical 38.u x v Coordinates u w, yv 2uv, w, yz 2uv, u zv u w v wv 5(6, 4)(−2, 6) (0, 6)38. x u v w, y 2uv, (−2, 39.5z 6) u v (0, w6)Spherical Coordenadas Coordinates esféricas5(6, 4)(−2, 6) (0, 6)4 (3, 3)539. Spherical Coordinates(−2, 6) (0, 6)(6, 4)39. Spherical Coordinates4(3, 3) (6, 4)5439. Spherical Coordinates S5x sen (3, 3)5S40. xCylindrical x sen sen3 (3, 3)CoordinatesS3 3 R3(4, 2) x (−2, 2) (0, 2)40. Cylindrical Coordenadas Coordinates cilíndricasS 2 R R3(4, 2)(−2, 2) 3 (0, 2)40. Cylindrical 40. cos Cylindrical , Coordinatessin Coordinates2, (1,21)3 1(4, (−2, 2) (0, 2)40. 2) Cylindrical(4, 2)Coordinates(−2, 2) (0, 2)x r cos , , y r sin , , z z(1, x r cos , y r sin , z z(−2, 2) (0, 2)11)1sen11x r cos , y r sin , z z(1, 1)(1, 1)1x u r cos , y−5 −4 r −3 sin −2 , −1 z z11 2 3 4 5 6 x −5 −4 −3 −2 −1 1 2 u u PUTNAM EXAM CHALLENGE1 2 3 14 25 364 5 6PUTNAM EXAM CHALLENGEu−5 −4 −3 −2 −5−1−4 −3 −2 1 −1 2 1 2PUTNAM 41. Let PUTNAM be EXAM the area EXAM CHALLENGEof the region CHALLENGE in the first quadrant bounded−5 −4 −3 −2 −1 1 241.PreparaciónLet A be the areadelPUTNAM EXAM CHALLENGE41. Let by the 41. be line Let the Aarea be of theexamenregion in thePutnamfirst quadrant boundedAx, the of the area region -axis, of the and in region the the first ellipse in quadrant the first 1quadrant bounded1. bounded41. by Sea the A line el área y de 1 131. Consider the region 41. in Let the Axy-be plane the area bounded of the by region the ellipse in the first quadrant bounded by Find the the line by positive the line number the y -axis, 1 1y 1 2 x, la the región x-axis, del and primer the ellipse cuadrante 9 x 2 acotada y 2 por1.xthe such x-axis, that and is the equal ellipse to the area31. Considerar la región en by el the plano lineacotada the por -axis, la elipse1y 1 2 x, 2 x, and the ellipse 9 x 2 y 2 9x 2 1.y 2 1.31. the region R in the xy-plane boundedx and the ellipse of the region in the first quadrant bounded by line31. Consider 31. Consider the region the Rregion in the Rxy-plane the xy- bounded 2plane x,by the ellipseFind the positive number m such that1la recta y 1 A is equal to the areabounded by the ellipse by the ellipse9 x 2 Find y 2 2 the 1. Find positive the x, el eje x y la elipse 9positive number mnumber such that m such Ax2 yis that 2 1. Hallar elof equal A is to equal the area to the areanúmero the region positivo in mthe tal first que Aquadrant es igual y2y2mx, the -axis, and the ellipseal bounded área de by la región the line del1.lane bounded by the x 2ellipseFind the positive number m such that A is equal to the of the arearegion of the in region the first in the quadrant first quadrant bounded bounded by the line by the linex 2of the region in the first quadrant bounded by This the problem linewas composed by the Committee on the Putnam Prize Competition.1The Mathematical Association of America. All rights reserved.and the a y21x 2transformations2 b 1y mx, the y-axis, and the ellipse2 9 x 2 y 2 1.a y21a y212 b 22 b 11yprimer mx, cuadrante the y-axis, acotada and the por ellipse la recta 9 x 2 y y 2 mx, 1. el eje y y lay mx, 1the y-axis, and the ellipse2 9 x 2 y 2 1.y mx, au and the y-axis, bv. and the ellipse 9 x 2 y 2 This problem elipse was9 This 1. problem This was problem x2 composed y 2 by 1. the Committee on the Putnam Prize Competition.© The Mathematical composed Association was composed by the of Committee America. by the Committee All on rights the Putnam reserved. on the Prize Putnam Competition. Prize Competition.and the transformations x au and y bv.y las transformaciones This xproblem au was y ycomposed bv.© The Mathematical Association of America. All rights reserved.and by the Committee on the Putnam Prize© EsteCompetition.The problema Mathematical fue preparado Association por of el America. Committee All on rights the Putnam reserved. Prize Competition.(a) Sketch the transformationsand the the graph transformations of xthe region au and x yauandbv. its yimage bv.(a) Sketch the graph under the © The Mathematical Association of America. Todos los derechos reservados.© The of Mathematical region RAssociation and its image of America. S under All rights thereserved.nd y bv. a) (a) Dibujar Sketch given (a) transformation.la the Sketch gráfica graph the de of graph la the región region of the RRy region and su imagen its Rimage and Sits bajo S image under la transformacióngiven the dada.given transformation.Stheunder then R and its image S under x, transformation.given y(b) Find x, yb) Hallar u, v transformation.x, y(b) Find x, y(b) u, Find v x, y(b) Find u, v(c) Find u, the area v ..u, of the v .(c) Find the area of theellipse.ellipse.c) (c) Hallar Find (c) the el Find área area de the of la the area elipse. ellipse. of the ellipse. sin cos , y sin sin , z cos sin cos , sinsin , cos sin cos ,sin, y cos sin , siny ,sin, z sin cos, sin cos , y sin sin , z cos z cos
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A gradecimientosNos gustaría dar l
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C aracterísticasHerramientas pedag
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