Matéria: Matemática
Autor: djesica1997p8483n
Perguntado 4 anos atrás

Uma aplicação interessante das integrais é o cálculo do volume de sólidos de rotação. Com este procedimento, podemos determinar áreas que anteriormente eram inacessíveis através de Geometria plana clássica. Segundo isto, se f(x) = x² - 1, determine o volume do sólido gerado pela revolução, em torno do eixo x, da região sob o gráfico de f no intervalo [0, 1].

Respostas

respondido por: solkarped

✅ Após resolver os cálculos, concluímos que o volume procurado do sólido de revolução é:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\boxed{\boxed{\:\:\:\bf V = \frac{8\pi}{15}\,u.\,v.\:\:\:}}\end{gathered}$}$

Sejam os dados:

$\Large\begin{cases}\tt f(x) = x^{2} - 1\\ \tt I = \left[0,\,1\right]\end{cases}$

Se o sólido é de revolução, então podemos girá-lo sobre um dos eixos. Quando realizamos este giro sobre o eixo das abscissas, obtemos uma fatia - no ponto x - em forma de disco, cuja medida do raio "r" é:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \bf(I)\end{gathered}$}$ $\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt r = f(x) = x^{2} - 1\end{gathered}$}$

Sabendo que a área dos disco circular pode ser calculada como:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \bf(II)\end{gathered}$}$ $\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt A(x)= \pi r^{2}\end{gathered}$}$

Substituindo "I" em "II", temos:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt A(x) = \pi(x^{2} - 1)^{2} = \pi (x^{4} - 2x^{2} + 1)\end{gathered}$}$

Sabendo que o volume de um sólido de revolução pode ser definido como:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \bf(III)\end{gathered}$}$ $\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt V = \int_{a}^{b}A(x)\,dx \end{gathered}$}$

Substituindo os valores na equação "III", temos:

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt V = \int_{0}^{1} \left[\pi (x^{4} - 2x^{2} + 1)\right]\,dx \end{gathered}$}$

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt = \pi\cdot \int_ {0}^{1} (x^{4} - 2x^{2} + 1)\,dx\end{gathered}$}$

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt = \pi \cdot \bigg(\frac{x^{4 + 1}}{4 + 1 } -\frac{2x^{2 + 1}}{2 + 1} + x \bigg)\bigg|_{0}^{1}\end{gathered}$}$

$\Large\displaystyle\text{$\begin{gathered}\tt = \pi \cdot \bigg(\frac{x^{5}}{5 } -\frac{2x^{3}}{3} + x \bigg)\bigg|_{0}^{1}\end{gathered}$}$

$\large\displaystyle\text{$\begin{gathered} \tt = \left[\pi\cdot\bigg(\frac{1^{5}}{5} - \frac{2\cdot1^{3}}{3} + 1\bigg)\right] - \left[\pi\cdot\bigg(\frac{0^{5}}{5} - \frac{2\cdot0^{3}} {3} + 0\bigg)\right]\end{gathered}$}$