Ejercicios

5.1
Calcule I = SF NdS donde F es el campo vectorial dado por F(x,y,z) = yi xj + 8zk y S la parte de la esfera de ecuación x2 + y2 + z2 = 9 que se encuentra dentro del cilindro x2 + y2 = 4, como se observa en la figura.

PIC

Vamos a proyectar sobre el plano XY. La proyección es el círculo x2 + y2 2.

Como z = 9 x2 y2 entonces podemos poner N = (xz, yz,1) ||(xz, yz,1)||. Luego,

SF NdS = S(y,x,8z) (xz, yz,1) ||(xz, yz,1)||||(xz, yz,1)||dA = D8zdA = 02π0289 r2rdrd𝜃 = 16π(532 932) 3

5.2
Sea F(x,y,z) = xy2i + x2yj + yk. Sea S es la frontera del sólido E limitado por
S1 : x2 + y2 = 1,S2 : z = 1 y S3 : z = 1

como se ve en la figura. Calcule SF NdS donde N es el vector normal unitario exterior al sólido E.

PIC

Observe que debe calcular con N siempre exterior al sólido E.

SF NdS = π

5.3
Sea F(x,y,z) = xi + yj + zk y S es la superficie de ecuación z = 1 + x2 + y2, con 1 z 3, tal y como se muestra en la figura. Calcular SF NdS.

PIC

SF NdS =Rxy(x,y,1 + x2 + y2) (2x,2y,1)dA =02π02(1 r2)rdrd𝜃

5.4
Sea F(x,y,z) = (0,x + y,z). Calcule la integral de superficie SF NdS, donde S es el trozo de cilindro de ecuación z = 1 (x 2)3 que está limitado por los planos y = 0, y = 3, z = 1 y z = 2 tal y como se muestra en la figura.

PIC

SF NdS = 1303(0,x + y,1 (x 2)3) (3(x 2)2,0,1)dydx = 1303(1 (x 2)3)dydx = 1303(x3 + 6x2 12x + 9)dydx = 313(x3 + 6x2 12x + 9)dx = 3 (x4 4 + 2x3 6x2 + 9x)| 03 = 6

5.5
Sea S la superficie de ecuación z = x2 + y2 que se encuentra limitada por los planos z = 1, z = 3, y = x y el plano x = 0, tal y como se muestra en la figura. Calcule SF NdS si F(x,y,z) = (x,y,z2)

PIC

Proyectamos sobre XY

AS = SdS = π4π21 3 1 + 4r2rdrd𝜃

5.6
Sea F(x,y,z) = (xy,x,z + 1) y sea S la porción de superficie de ecuación z = 4 y2 limitada por las superficies z = 3, x = 4, z = 0 y x = y, tal y como se muestra en la figura de la derecha. Calcular SF NdS.

PIC

Proyectamos sobre XY.
SF NdS = 12y4(xy,x,z + 1) (0,2y,1)dxdy = 12y42xy + z + 1dxdy = 12y42xy + 4 y2 + 1dxdy

PIC