9. Ejercicios

9.1 Considere las dos regiones RC y RD que se indican más bajo. Haciendo el cambio de variable u = xy, v = y x2; con x > 0 y y > 0, calcule RC1 dA y también RD ( y x2exy) dA

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Figura 6.32: Región RC

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Figura 6.33: Región RD
Para calcular RC1 dA debemos dibujar la nueva región de integración Ruv en el plano UV a partir de la región Rxy dada y el cambio de variable que se indica. Como la inversa del cambio de variable es continua si v > 0, esto se puede hacer aplicando el cambio de variable a las curvas frontera de la región Rxy y calculando las respectivas curvas en el plano UV.

Nueva región. Como u = xy, Las curvas xy = 1 y xy = 2 corresponden a las curvas u = 1 y u = 2 en el plano UV. Como v = y x2, las curvas y = x2 y y = 2x2 corresponden a las curvas v = 1 y v = 2 en el plano UV.

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El cambio de variable es invertible: El cambio de variable ‘mapea’ la región Ruv en la región Rxy pues el cambio de variable es invertible y la inversa es continua si v > 0. En efecto, como x > 0 y y > 0 entonces u > 0 y v > 0. Luego como y = vx2 u = x3v, de donde x = u v3 y y = v u2 v2 3.

Calcular el Jacobiano. Ahora, J(x,y) = Det [ ux uy ] = Det [ y x ] = 3yx2 > 0, pues x,y > 0. Como las derivadas parciales de x e y son continuas y el jacobiano es no nulo, entonces por el teorema de la función inversa,

J(u,v) = 1 J(x,y) = 1 3yx2 = 1 3v > 0 pues v > 0.

Calcular el área. El área de la región es

ARxy = 2 1 2 11 |J(u,v)|duddv = 2 1 2 11 1 3v duddv

RD ( y x2exy) dA = ...

9.2 Calcular el área AR de la región elíptica R = {(x,y) 2|x2 a2 + y2 b2 1} usando el cambio de variable x = arcos t y y = brsen t.
Aplicamos el cambio de variable

x = arcos t y y = brsen t; el Jacobiano es J = rab

La nueva región es D = {(u,v) 2|u2 + v2 1}. Ahora use coordenadas polares.

9.3 Calcular R(x 1)2dA donde R = {(x,y) 2|(x 1)2 9 + y2 25 1}.
Transformamos la región R es un círculo con el cambio de variable,
u = (x 1) 3 ,v = y 5. El Jacobiano es J = 1 15.


La nueva región es D = {(u,v) 2|u2 + v2 1}. Ahora use coordenadas polares.

9.4 Usando el cambio de variable x = u2 v2, y = 2uv, calcular I = TxydA donde T es el rectángulo de vértices (1,1),(2,1),(2,3) y (1,3).
Se omite.

9.5 Calcule Te(x+y)(xy)dA usando el cambio de variable u = x + y, v = x y; donde T es el trapecio de vértices (1,0),(2,0),(0,2) y (0,1).
I = 34(e e1).

9.6 Calcule T cos (y x y + x)dA donde T es el trapecio de vértices (1,0),(2,0),(0,2) y (0,1). Ayuda: Usar cambio de variable u = y x, v = y + x.
Se omite.

9.7 Calcule TxydA donde T es la región limitada por y = x, y = 3x, xy = 1 y xy = 3; en el primer cuadrante. Use el cambio de variable x = uv y y = v.
Se omite.