Um Curso de Cálculo, Volume 3

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 10 de 71

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Um Curso de Cálculo, Volume 3

2.2 Definição de integral dupla

Xij ∉ B; f (Xij) deve ser substituído por zero na soma ①.

Observe que se f (Xij) > 0, f (Xij) Δxi Δyj será o volume do paralelepípedo de altura f (Xij) e cuja base é o retângulo Rij.

 

Seja P = {(xi, yj) | i = 0, 1, 2, …, n, j = 0, 1, 2, …, m} uma partição do retângulo R. No que segue, indicaremos por Δ o maior dos números Δx , Δx , …, Δx , Δy , Δy , …, 1 2 n 1 2 Δy . Observe que todos Δx e todos Δy tendem a zero, quando Δ tende a zero. m i j

2.2. DEFINIÇÃO DE INTEGRAL DUPLA

Seja f (x, y) uma função definida no conjunto limitado B e L um número real.

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Dizemos que a soma de Riemann

 

tende a L, quando Δ tende a zero, e escrevemos

 

se para todo > 0 dado, existir δ > 0, que só dependa de mas não da escolha de Xij, tal que

 

para toda partição P, com Δ < δ.

Tal número L, que quando existe é único (verifique), denomina-se integral dupla (segundo Riemann) de f sobre B e indica-se por f (x, y) dx dy. Assim

 

Se f (x, y) dx dy existe, então diremos que f é integrável (segundo Riemann) em

B. Definimos a área de B por

 

desde que a integral exista. Deixamos a cargo do leitor a justificação para esta definição.

Seja f (x, y) integrável em B, com f (x, y) ≥ 0 em B. Seja o conjunto

A 3 = {( x, y, z ) ∈ ℝ | (x, y) ∈ B, 0 ≤ z ≤ f (x, y)}.

Definimos o volume de A por

 

EXEMPLO. f (x, y) = k, k constante, é integrável no retângulo

R 2 = {( x , y ) ∈ ℝ | a ≤ x ≤ b, c ≤ y ≤ d} e

 

Solução

Para toda partição P de R

 

Segue que

 

ou seja,

 

Se k > 0, dx dy é o volume do paralelepípedo a ≤ x ≤ b, c ≤ y ≤ d e 0 ≤ z ≤ k.