7 votos

¿Cuál es la forma correcta de calcular esta integral de superficie?

Estoy tratando de encontrar una integral de superficie $$\iint_Syz\ dS$$ de un segmento de cilindro donde $S$ es la parte de $x^2 + y^2 = 1$ con $x 0$ y $z$ entre $z = 2$ y $z = 5 y$ .

He pensado que debería haber dos formas de hacerlo. La primera es utilizar coordenadas rectangulares, y hacer esto

$$x=f(y,z)$$

$$||n||=\sqrt{(f_y)^2+(f_z)^2+1}$$

$$={1\over \sqrt{1-y^2}}$$

$$\int_{-1}^1\int_2^{5-y}\ {yz\over \sqrt{1-y^2}} \, dz \, dy =-\frac{5\pi}{2} \approx -7.854$$

También he probado a parametrizar el cilindro con

$$r_z(z,\theta)=\left<0,0,1\right>$$ $$r_{\theta}(z,\theta)=\left<-\sin\theta,\cos\theta,0\right>$$ $$||n||=\sqrt{(-\sin\theta)^2+(\cos\theta)^2+0^2}=1$$ $$\int_{0}^\pi\int_2^{5-\sin\theta}\ z\sin\theta \, dz \, d\theta \approx 13.813$$

¿Por qué recibo soluciones diferentes? Pensé que podría tener que ver con el hecho de que el primer enfoque está teniendo en cuenta las partes negativas de $y$ , y de hecho cuando lo eludo obtengo la misma solución que la parametrización:

$$2\int_{0}^1\int_2^{5-y}\ {yz\over \sqrt{1-y^2}} \, dz \, dy \approx 13.813$$

Pero todavía no tengo claro cuál es el enfoque correcto y por qué.

3voto

liammclennan Puntos 3535

Sus límites de $\theta$ se equivocan en la segunda integral. Porque quieres $x \geq 0$ , es necesario que se integre sobre $-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}$ en lugar de $0 \leq \theta \leq \pi$ .

Sí, es cierto, $$ \int_{-\pi/2}^{\pi/2} \int_0^{5-\sin\theta} z \sin\theta\,dz\,d\theta = -\frac{5\pi}{2} \approx -7.854 $$ (según Wolfram Alpha )

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X