exercícios resolvidos de integrais de linha
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Exercício 1:
Solução do exercício 1:
Exercício 2: Calcule a integral dada ao longo do caminho indicado:Solução do exercício 2:
(a) onde C é , ,
(b) onde C é , ,
Exercício 3: onde C é o caminho poligonal formado pelos segmentos de reta para e de para .Solução do exercício 3: Temos que
onde e são os segmentos de reta
e respectivamente. Calculando as integrais:
e ainda,
Na segunda integral usamos o fato de que tem período . Portanto,
Exercício 4: onde C é o caminho poligonal formado pelo arco circular ao longo de de para e o segmento de reta de para . Solução do exercício 4: Temos que
Ao longo caminho
A integral é:
Ao longo do caminho
A integral é:
Portanto,
Exercício 5: onde C é o quadrado com vétices , , e . Solução do exercício 5: Temos que
A estratégia é calcuar as integrais separadamente.Ao longo co caminho
calculamos a integral
Ao longo co caminho
calculamos a integral
Ao longo co caminho
obtemos a integral
Finalmente, ao longo do caminho
calculamos a nossa última integral
Portanto,
OBSERVAÇÃO: Todas estas contas são evitadas ao usarmos o teorema de Couchy-Goursat, uma vez que o retângulo e uma curva simpres fechada e a função a ser integrada é analítica em todos os pontos do seu interior, ou seja, a integral é zero.
Exercício 6: Calcular onde C é:Solução do exercício 6: (a) A reta a partir de para Integramos de forma direta onde usamos o teorema fundamental das integrais de linha, ou seja,
(b) O caminho fechado . Uma vez que o contorno é fechado temos que . Logo, usando o teorema fundamental das integrais de linha, obtemos
Exercício 7: Calcular as integrais ao longo do caminho indicado C:Solução do exercício 7:
(I) onde C é:
Temos que
Observe que usamos o teorema de Cauchy-Goursat na primeira integral.
(II) onde C é: a) , b) e c) .
a) .Usando as frações parciais temos que
Portanto,
b) . Vamos escrever
onde e são os círculos e respectivamente. Daí,
c) . Uma vez que
é analítica em todos os pontos interiores de temos pelo teorema de Cauchy-Goursat que
(III) onde C é o círculo unitário , Escrevemos
Na primeira integral temos que
pelo teorema de Cauchy-Goursat, o que não se aplica na segunda integral pois não é analítica em .Assim, calculando a segunda integral obtemos
Portanto,
(IV) onde C é o triângulo com vértices , e . Escrevemos
Aplicando o teorema de Cauchy-Goursat na primeira integral, obtemos
A outra integral não é analítica em e devemos calcular seu valor.Subdividindo o caminha e escrevendo,
onde é , é e é , obtemos
Exercício 8: Calcular as integrais ao longo do caminho indicado C:Solução do exercicio 8:
(I) onde C é: com . A integral dada independe do caminho. Assim,
(II) onde C é: a) com Como antes, podemos escolher o caminho mais conveniente para calcular a itegral. Daí,
Exercício 9: Calcular as integrais e escrever a resposta na forma :Solução do exercício 9:
a) . A técnica de integração por partes produz:
Assim,
b) . Como no ítem anterior, usamos integração por partes para obtermos
Daí,
c) . Usando a integração por partes, obtemos
d) .A integração por partes, produz
Daí,