esercizi svolti

51
Calcolo differenziale e integrale Esame scritto 11.06.2009 1. Studiare i limiti delle successioni a) n n a n 5 7 10 - = , dimostrare l'esistenza del limite usando la definizione di limite per una successione. Calcoliamo il limite 5 7 5 7 10 lim 5 7 10 lim 5 7 10 lim - = - = - = - + +∞ +∞ n n n n n n n n n Definizione Data la successione numerica { } ,... 3 , 2 , 1 = n n a si dice che essa ha per limite il numero l, per + n e si scrive l a n n = + lim quando 0, 0, t.c. a n l n Sfruttando la definizione di limite per una successione, dimostriamo che la successione di termine generale n n a n 5 7 10 - = ha per limite 7 5 . A tale scopo, fissato un numero 0 arbitrario, dobbiamo considerare la disequazione: ε < + - 5 7 5 7 10 n n e mostrare che essa risulta soddisfatta per ogni valore di n, maggiore di un certo numero positivo . Risolviamo la disequazione ε < + - 5 7 5 7 10 n n ε < + - n n n 5 7 7 10 ε < n 5 10 ε < n 2 poiché n 1 , possiamo scrivere senz'altro ε < n 2 ε 1 2 > n ε 2 > n Perciò posto ε ν 2 = , si vede subito che la ε < + - 5 7 5 7 10 n n è soddisfatta per ogni n . b) ( 29 7 29 6 25 7 29 4 6 7 5 2 14 n n n n n a n + + - =

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Calcolo differenziale ed integrale

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  • Calcolo differenziale e integraleEsame scritto 11.06.2009

    1. Studiare i limiti delle successioni

    a)n

    nan 5710

    = , dimostrare l'esistenza del limite usando la definizione di limite per

    una successione.

    Calcoliamo il limite

    57

    5

    710

    lim5

    710

    lim5

    710lim =

    =

    =

    + + +

    nn

    nn

    nn

    nnn

    DefinizioneData la successione numerica { } ,...3,2,1=nna si dice che essa ha per limite il numero l, per + n e si scrive

    lann =+ lim

    quando 0, 0, t.c. an l n

    Sfruttando la definizione di limite per una successione, dimostriamo che la

    successione di termine generale n

    nan 5710

    = ha per limite 75 .

    A tale scopo, fissato un numero 0 arbitrario, dobbiamo considerare la disequazione:

  • cerchiamo, sfruttando le propriet delle potenze, di mettere in evidenza al denominatore e al numeratore la potenza maggiore:

    ( ) ( )

    2714

    7

    51428

    7

    51428

    751428

    75214

    75214

    625

    729

    625

    729

    625

    61

    625

    729625

    625

    729

    625

    61625

    729625

    72962561

    729625

    729461

    729625

    72946

    =

    +

    +=

    +

    +

    =

    =

    +

    +=

    +

    +=

    +

    +=

    + n

    n

    nn

    nn

    nn

    nnn

    nn

    nnn

    nnnnn

    nnnnn

    nnnnna

    Infatti 256=257

    67=175

    42174

    42=296

    76=29

    7

    2. Scrivere la definizione di derivata. Calcolare f ' x e determinare l'equazione della retta tangente al grafico di f nel punto x0, f x0 dove:

    DefinizioneSia f : I e sia xoI , f si dice derivabile in xo se esiste ed finito il limite

    limh0

    f xoh f xoh

    (limite del rapporto incrementale)

    a) f x =3 x7cos x 2 x0=1

    scriviamo l'equazione della retta tangente al grafico di f nel punto x0, f x0

    y f x0= f ' x0xx0

    Valutiamo la funzione nel punto x0=1

    f 1=317cos =21=1

    Calcoliamo la derivata della f x

    D f x=D 3 x7cos x2=D x71 /3cos x2=.

    .=D x71 /3D cos x2=13x7

    1312 xsin x2=.

    .=13x7

    232 x sin x2= 1

    3 3 x722 xsin x2

    quindi :

    f ' x= 13 3 x72

    2 x sin x2

  • Valutiamo la derivata prima nel punto x0=1

    f ' 1= 13 3172

    2 sin= 13 382

    = 112

    retta tangente:y1= 1

    12x1

    b) f x =eln x2 x0=1

    scriviamo l'equazione della retta tangente al grafico di f nel punto x0, f x0

    y f x0= f ' x0xx0

    Valutiamo la funzione nel punto x0=1

    f 1=e0=1

    Calcoliamo la derivata della f x

    f una funzione composta del tipo e g x infatti:

    D eg x=e g xg ' x

    f x =eln x2

    D f x=Deln x2

    =eln x2 2 xx2 =2 e

    ln x2

    x

    quindi :

    f ' x=2 eln x2

    x

    Valutiamo la derivata prima nel punto x0=1

    f ' 1=2 eln 1

    1=2

    retta tangente:y1=2 x1

    3. Sia )(xf , Rx , pi2 periodica e pari definita da 4

    )(x

    xf = , ]0,[ pix .Disegnare il grafico di

    )(xf ( in modo approssimativo). Trovare la serie di Fourier di f .

  • Per poter disegnare il grafico della funzione 4

    )(x

    xf = , dobbiamo sfruttare le seguenti

    informazioni:

    4)(

    xxf = , ]0,[ pix ( in questo caso la funzione non definita in un intervallo di ampiezza pi2 ,

    bisogna prolungare la funzione)

    )(xf una funzione pi2 periodica e pari definita in ]0,[ pix :

    )(xf una funzione pi2 periodica se: xxfxf =+ )()2( pi

    )(xf una funzione pari se: )()( xfxf =

    grafico della funzione nellintervallo ]0,[ pi

    la serie di Fourier ( ) ( ){ }=

    ++1

    0 sincos2 k

    kk kxbkxaa

    )(xf una funzione pari, allora il prodotto ( )kxxf cos)( una funzione pari, e il prodotto ( )kxxf sin)( una funzione dispari, pertanto:

    ( )( )

    ==

    =

    =

    pi

    pi

    pi

    pi

    pi

    pi

    pi

    0sin)(1

    cos)(2

    )(2

    0

    00

    dxkxxfb

    dxkxxfa

    dxxfa

    k

    k

  • =

    ]0,[,4

    [,0[,4

    4 pi

    pi

    per

    per

    x

    xx

    Utilizzando le formule, bisogna integrare nellintervallo [ ]pi,0

    = pipi 00 )(2 dxxfa = pipi 0 4

    2 dxx = pipi 021

    xdx =pi

    pi 0

    2

    221

    x

    =422

    1 2 pipipi

    =

    ;

    ( )= pipi 0 cos)(2 dxkxxfak = ( )pipi 0 cos4

    2 dxkxx = ( )pipi 0 cos21 dxkxx =

    = ( ) ( )

    pipi

    pi 00

    sinsin21 dx

    kkx

    kkxx =

    ( ) pipi 0sin

    21 dx

    kkx

    = ( ) pi

    pi 02

    cos21

    kkx

    =

    = ( )[ ]pipi

    02 cos21 kxk

    = ( ) ( ){ }0coscos2

    12 pipi

    kk

    = ( ){ }1cos2

    12 pipi

    kk

    =

    dispari per

    pari per

    kk

    k

    ,1,0

    2pi

    Per avere un idea del comportamento dei coefficienti, possiamo procedere nel seguente modo:

    k dispari, ad esempio k = 1 (ma anche per k = 3,5,).Sostituiamo k = 1 nel coseno (ma non nel denominatore)

    ( ){ }1cos2

    12 pipi

    kk

    = { }112

    12 k pi

    = 21k pi

    ;

    k pari, ad esempio k = 2 (ma anche per k=4,6,) Sostituiamo k = 2 nel coseno (ma non nel denominatore)

    ( ){ }1cos2

    12 pipi

    kk

    = { }112

    12 k pi

    = 0 ;

    k dispari vuol dire k = 2n-1 ( per n=1,2,3,)

    Scriviamo la serie di Fourier:

    ( ) ( ){ }=

    ++1

    0 sincos2 k

    kk kxbkxaa

    = ( )=

    +1

    0 cos2 k

    k kxaa

    = ( ) ( )( )

    =

    +1

    2 12cos1221

    8 kxk

    kpipi

    =

    = ( )( )

    ( )

    =

    121212cos

    21

    8 k kxk

    pi

    pi.

  • 4. Risolvere le seguenti equazioni differenziali ( scrivere le formule e ove necessario, calcolare gli integrali elementari) :

    768)(2)( 2

    2

    +=xx

    exyxyx

    , 084 =++ yyy .

    768)(2)( 2

    2

    +=xx

    exyxyx

    Equazione differenziale lineari del primo ordine La soluzione generale dellequazione )()( xbyxay += data da

    += cdxexbexy dxxadxxa )()( )()(sostituendo si ricava:

    +

    =

    cdxexx eexy dxx

    dx 2

    2

    22

    768)( =

    +

    cdxexx ee xx

    x 22

    22

    768

    =

    +

    cdxxxe x 76822 = [ ]cxxe x +++ 7ln1ln2 ;

    Risoluzione:

    dxxx 7682

    analizziamo il acb 42 = del polinomio 762 xx ,poich 0642836 >=+= , possiamo scomporre 762 xx ,

    )7)(1(762 += xxxx , ( -1 e 7 sono le radici del polinomio)

    Poniamo:

    768

    2 xx

    = 1+x

    A+

    7xB

    ,

    dove, A e B sono costanti da determinare.

    768

    2 xx

    = )7)(1()1()7(

    +

    ++

    xxxBxA

    = )7)(1(7

    +

    ++

    xxBBxAAx

    = )7)(1(7)(+

    ++

    xxBAxBA

    768

    2 xx

    = )7)(1(7)(+

    ++

    xxBAxBA

    ,

    =

    =

    =

    =

    =+

    =+

    11

    88870

    BA

    BBA

    BABA

  • 768

    2 xx

    = 1

    1+

    x+

    71x

    dxxx 7682 = ++ dxxx 7111 = ++ dxxdxx 7111 = 7ln1ln ++ xx

    Equazione differenziale lineari del secondo ordine a coefficienti costanti (omogenea)

    084 =++ yyy

    equazione caratteristica

    0842 =++

    radici i22421

    8422,1 ==

    =

    2 radici complesseIn questo caso la soluzione generale dellequazione omogenea data da

    ( ) ( )( )tCtCex t 22 sincos)( 212 += 5. Scrivere la definizione: derivata direzionale, derivata parziale ,differenziabilit . Sia

    yyxyxxf 432)( 22 +++= .

    i. Trovare le derivate parziali f x , f y e la derivata direzionale Dv f nel punto

    1,1 dove

    =

    3sin,

    3cos pipiv .Scrivere l'equazione del piano tangente al grafico nel

    punto ( ))1,1(,1,1 fii. Trovare i massimi e i minimi locali di f. Esistono massimi e minimi assoluti?

    DefinizioneSia A un aperto di R2 e sia RAf : . Si definisce derivata direzionale di f, nel punto

    AyxP ),( 00 e nella direzione , con 1= il limite:

    ( )h

    yxfhyhxfyxfDh

    ),(),(lim, 002010000

    ++=

    se esiste ed finito.Otteniamo le derivate parziali f x per )0,1( e f y per )1,0(

    DefinizioneSia A un aperto di R2 e sia RAf : . Si dice che f differenziabile nel punto AyxP ),( 00 se f derivabile in AyxP ),( 00 ( meglio se esiste il gradiente ( ) ( )( ) ,,, 0000 yxfyxfgradf yx= ) e se vale la seguente relazione:

    ),()(),()(),(),(),(

    lim00

    00000000

    0),( 00 yyxxyyyxfxxyxfxxfyxf yx

    yyxx

    o in modo equivalente se:

  • )),(()(),()(),(),(),( 0000000000 yyxxoyyyxfxxyxfyxfyxf yx +++=Per calcolare la derivata direzionale fDv sfruttiamo il seguente teorema:

    TeoremaSe f una funzione differenziabile di due variabili, la derivata direzionale nella direzione di un qualsiasi versore ( )21, vvv nel punto ( )00 ,P yx data da:

    ( ) 21 vfvfvgradffD yxv P +== , 1 =vprodotto scalare tra gradf e v .

    i. yyxyxxf 432)( 22 +++=

    derivate parziali prime :yxf x 22 += , 462 ++= yxf y

    Per calcolare la derivata direzionale fDv sfruttiamo il seguente teorema:

    TeoremaSe f una funzione differenziabile di due variabili, la derivata direzionale nella direzione di un qualsiasi versore ( )21, vvv nel punto ( )00 ,P yx data da:

    ( ) 21 vfvfvgradffD yxv P +== , 1 =v prodotto scalare tra gradf e v .

    =

    23,

    21v

    ( ) ( ) ( ) ( )4622322

    21

    23,

    21462,22, ++++=

    +++= yxyxyxyxfD yxv

    ( ) ( ) ( ) 3624622322

    21

    1,1 +=++++= fDv

    Equazione del piano tangente:

    ( ) ( )00000000 ),(),(),( yyyxfxxyxfyxfz yx ++= dove 1,1 00 == yxsostituendo si ricava:

    ( ) ( )1)1,1(1)1,1()1,1( +++= yfxffz yx

    0462)1,1(022)1,1(

    24321)1,1(

    =+=

    ==

    =+=

    y

    x

    fff

    2=z

  • ii. massimi e minimi locali

    yxf x 22 += , 462 ++= yxf y

    I max e i min sono quei punti che mi annullano le derivate parziali prime:

    =

    =

    =+

    =

    =++

    =+

    =++

    =+

    11

    0230230

    0462022

    xy

    xxxy

    yxyx

    yxyx

    Per determinare i massimi e i minimi locali bisogna studiare l' hessiano della funzione:

    2=xxf ; 6=yyf ; 2=xyf ;

    04126222

    ),( >==yxH e 02 >=xxf , nel punto ( )1,1 P la funzione ha un minimo locale.

    Riscriviamo la funzione in modo opportuno ( come somma di due quadrati)

    2)1()(2)12(2)(

    42)(432432)(2222

    22222222

    +++=++++=

    =+++=++++=+++=

    yyxyyyxyyyxyyyyxyxyyxyxxf

    quindi ( )1,1 P un punto di minimo assoluto. Infatti la funzione la somma di due quadrati e -2, assume sempre valori maggiori o uguali a -2 ( uguali a -2 per x = 1 e y = -1 nel punto di minimo).

    6. Scrivere la definizione dell'integrale curvilineo di 2 specie

    .

    Sia ( ) .1

    1ln 2222 dy

    yyedxye xx

    +++=

    essendo un parametro reale

    i. Trovare tutti le funzioni tali che sia esatta in R2

    ii. Trovare una funzione potenziale ),( yxU per tale e calcolare

    , essendo una curva

    regolare qualsiasi che congiunge i punti )3,3ln( e )0,2009( .

    Definizione dell'integrale curvilineo di 2 specie

    .

    Sia dyyxbdxyxa ),(),( + una forma differenziale in R2 e sia [ ] 2Rba,: una curva

    =

    =

    )()(

    :tyytxx

    , allora

    ( ) ( ){ } +=

    dttytytxbtxtytxa )()(),()()(),(

    i. esatta in R2 se

    ( ){ }

    +

    =+

    2222

    11ln

    yye

    xye

    yxx

  • ( ){ } 2222 121ln

    yyeye

    yxx

    +=+

    22

    22

    12

    1 yye

    yye

    xxx

    +=

    +

    22

    22

    12

    12

    yye

    yye xx

    +=

    +

    22 = e quindi 1=

    ( ) .1

    1ln 2222 dy

    yyedxye xx

    ++=

    ii. ),( yxU tale che :

    ( )

    +=

    +=

    dyy

    yeyU

    yexU

    x

    x

    22

    22

    1

    1ln

    integrando la prima relazione si ricava che:

    ( ) ( ) )(1ln21)(1ln 2222 ygyeygdxyeU xx ++=++=

    e derivando U rispetto alla y otteniamo la seguente uguaglianza:

    )(1 2

    2 ygy

    yeyU x

    ++

    =

    = 22

    1 yye x

    +

    da cui si ricava che cyg =)(

    ( ) cyeyxU x ++= 22 1ln21),(

    2ln912ln

    181)4ln(

    21)1ln(

    21)3,3(ln)0,2009( 23ln220092 ==+== eeUU

    7. Sia V il solido di rotazione in R3 ottenuto girando il grafico di zy 2= , ]1,3[ z rispetto all'asse Oz.

    a. Disegnare il solido V (in modo approssimativo)b. Calcolare il volume di V.c. Verificare che il bordo laterale V una superficie regolare e calcolare l'area di V . Potete rappresentare V come il grafico di una funzione?

    Per poter disegnare il solido conviene rappresentare graficamente la funzione zy 2= , ]1,3[ z

    poich ]1,3[ z si ha che ]6,2[y2yz =

  • possiamo fare il seguente grafico:

    poich un solido di rotazione, possiamo rappresentare V come grafico della funzione

    ( ) 222 2zyx =+ , svolgendo i calcoli 4

    222 yxz += (tronco di cono)

    questo per il semplice motivo che se tagliamo il volume con un piano parallelo al piano Oxy otteniamo dei dischi di raggio z2 e centro nell'asse Oz.

    Volume: ( )= ba

    dzzfVvol 2)()( pi

    ( ) [ ] ( ) pipipipipi3

    329134

    3442)(

    1

    3

    1

    3

    13

    222=====

    zdzzdzzVvol

    Per verificare che il bordo una superficie regolare conviene utilizzare la seguente parametrizzazione:

    =

    =

    =

    =

    vzuvyuvx

    vur sin2cos2

    ),( ]1,3[);2,0[ vu pi

    da cui determiniamo i vettori:

    ( )0,cos2,sin2 uvuvru e ( )1,sin2,cos2 uurv ottenuti derivando rispetto alla u e alla v le componenti della parametrizzazione

    Il bordo laterale una superficie regolare sse vu rr sempre diverso dal vettore nullo, ossia se 0 vu rr

  • vkujvuivuuuvuv

    kjirr yx 4sin2cos2

    1sin2cos20cos2sin2 =

    =

    052164 22 >=+= vvvrr vu da cui si ricava che il bordo laterale una superficie regolare.

    Il bordo superiore un disco determinato dalla relazione 422

  • ( ) ( ) ( ) 251

    411

    41

    44 2222

    22

    2

    22

    2

    =+=++

    +=+

    ++

    +=

    yxyx

    yxy

    yxxrr yx

    L'area del bordo laterale data dall'integrale dxdyrrD

    yx { }364:),( 22

  • ESERCIZI

    Data la serie di potenze ( )=

    +

    +

    1 2120082

    n

    nn

    xn

    . Trovare:

    i) Il suo raggio di convergenza.

    ii) Linsieme di tutte le x tali che la serie converge.

    La serie ( )=

    +

    +

    1 2120082

    n

    nn

    xn

    una serie di potenze, per poter determinare il suo raggio

    di convergenza si possono applicare i seguenti criteri:

    Criterio del rapporto

    Sia = 1n

    nnxa una serie di potenze, se esiste il la

    a

    n

    n

    x=

    +

    lim 1 , allora il raggio di convergenza

    della serie l1

    = .

    Criterio della radice

    Sia = 1n

    nnxa una serie di potenze, se esiste il lan nx = lim , allora il raggio di convergenza

    della serie l1

    = .

    Applichiamo il criterio del rapporto:

    lim 1n

    n

    x aa +

    =

    ( )( ) 20082

    120082

    lim

    1

    n

    nn

    n

    x ++

    + +

    =

    ( )( ) 200821

    20082 lim1

    +

    +

    + +

    n

    n

    x

    nn

    =

    ( )( ) 120082

    20082 lim1

    +

    +

    + +

    nn

    n

    n

    x =

    ( ) ( )( ) ( )

    1

    2200812

    2200812

    lim1

    1

    +

    +

    + ++

    nn

    nn

    nn

    x =

    ( ) ( )

    ( )

    12

    20081

    2200812

    lim1

    +

    +

    + +

    nn

    n

    n

    x = 2;

    21

    =

  • i) Linsieme di tutte le x tali che la serie converge.

    Sicuramente la serie converge per 21

    21

  • Criterio del rapporto

    Sia = 1n

    na una serie a termini positivi

    se esiste il laa

    n

    nx

    =+

    1lim , allora :

    =

    >

    ==yxH e 02 >=xxf , nel punto ( )1,3P la funzione ha un minimo locale.Riscriviamo la funzione in modo opportuno ( come somma di due quadrati)

    1)1()3(

    112)3(2962106)(22

    2222222

    ++=

    =+++=+++=++=

    yyxyyyxyyyxyxyyxyxxf

    quindi ( )1,3P un punto di minimo assoluto. Infatti la funzione la somma di due quadrati e -1 e, assume sempre valori maggiori o uguali a -1 ( uguali a -1 per x = -3 e y = 1 nel punto di minimo).

    5. (4 pt) Scrivere la definizione dell'integrale curvilineo di 2 specie

    . Sia

    .)(1

    2 332 dyexdxex

    x yy ++

    =

    i. Trovare tutte le funzioni )(1 RC con 0)0( = tali che sia esatta in R2

    ii. Trovare una funzione potenziale ),( yxU per tale e calcolare

    , essendo una curva

    regolare qualsiasi che congiunge i punti )2ln,1( e )10,0(

    i. esatta in R2 se

    { }yy exx

    exx

    y33

    2 )(12

    =

    +

    yyy exxe

    xxe

    xx

    y3

    23

    23

    2 16

    123

    12

    +=

    +=

    +

    { } yy exexx

    33 )()( =

    yy exexx 33

    2 )(16

    =

    +

    )(1

    62 xx

    x =+

    integrando ambo i membri si ricava

  • cxdxxxx ++=

    += )1ln(31 6)( 22

    ma poich 0)0( = si ha che c = 0, quindi )1ln(3)( 2xx += .

    .)1ln(31

    2 3232 dyexdxex

    x yy ++

    =

    ii. ),( yxU tale che :

    +=

    +

    =

    y

    y

    exyU

    exx

    xU

    32

    32

    )1ln(3

    12

    integrando la prima relazione si ricava che:

    )()1ln(1

    2 3232 ygexdxex

    xU yy ++=+

    =

    e derivando U rispetto alla y otteniamo la seguente uguaglianza:

    )()1ln(3 32 ygexyU y

    ++=

    = yex 32 )1ln(3 + da cui si ricava che cyg =)(

    cexyxU y ++= 32 )1ln(),(2ln8)2ln()1ln()2ln,1()10,0( 2ln330 === eeUU

    6. (3 pt ) Sia 2R definita da 164 22 , xy 3 .Disegnare ( in modo approssimativo ) e calcolare larea di .

    Per risolvere disequazioni del tipo 0),( >yxf (dove ),( yxf una funzione ) occorre tracciare nel piano la curva di equazione 0),( =yxf .In seguito si tiene presente che tale curva pu dividere il piano in due o pi regioni.Per determinare il segno della ),( yxf basta calcolare la funzione in un qualsiasi punto della regione considerata.Una volta noto il segno della ),( yxf in tale punto, si pu stabilire se la regione considerata verifica o meno la disequazione .Nel nostro caso dobbiamo risolvere un sistema di disequazioni:

    >

    +

    3 164 22

    xyxy

    yx

    Per determinare la soluzione del sistema conviene considerare lintersezione tra le regioni di piano i cui punti verificano le singole disequazioni del sistema.Per determinare necessario rappresentare graficamente le disequazioni:

    164 22 + yx , xy > , xy 3 .1. 164 22 + yx

    1622 =+ yx rappresenta una circonferenza con centro nellorigine e raggio r = 4,

  • 422 =+ yx rappresenta una circonferenza con centro nellorigine e raggio r = 2,

    Le due circonferenze suddividono il piano in tre regioni

    Per determinare la regione del piano che soddisfa alla disequazione 164 22 + yx , possiamo procedere nel seguente modo:Consideriamo un punto 3P , ad esempio )0,0(O e verifichiamo se O soddisfa alla disequazione

    164 22 + yx

    16004 + 1604 FALSO

    Questo sufficiente per dire che i punti della regione 3 non soddisfano la disequazione.Consideriamo un punto 1P , ad esempio )5,0(P e verifichiamo se P soddisfa alla disequazione

    169 22 + yx

    162504 + 16254 FALSO

    Questo sufficiente per dire che i punti della regione 1 non soddisfano la disequazione.Possiamo concludere che la disequazione soddisfatta da tutti i punti della regione 2 .Infatti se prendiamo in considerazione un punto 2P , ad esempio ( )3,0P si ricava che 1694 .2. xy > , xy = rappresenta una retta,

    come si pu notare ogni retta divide il piano in due semipiani,

  • Poich per il punto ( )0,1P vale xy > , linsieme che verifica la disequazione il semipiano tratteggiato.3. xy 3 ,

    xy 3= rappresenta una retta, la quale divide il piano in due semipiani

    Il semipiano che soddisfa la disequazione quello tratteggiato, infatti il punto ( )0,1P verifica xy 3 .

    Prendendo in considerazione le soluzioni comuni delle tre disequazioni ( facendo lintersezione) si ricava :

  • Per determinare larea di , bisogna calcolare

    dxdy

    = dxdyArea )(

    Conviene esprimere in coordinate polari:

    =

    =

    sincos

    yx

    dddxdy =

    Dalla 164 22 + yx si ricava che ( ) ( ) 16sincos4 22 + e quindi 164 2 ossia 42

    Dalle disequazioni xy 3 , xy > e dal grafico si ricava che 4

    33

    pipi

    La retta xy 3= , ha coefficiente angolare 3 e quindi forma con lasse delle x un angolo la cui

    3=tg 3pi = .

    La retta xy = , ha coefficiente angolare -1 e quindi forma con lasse delle x un angolo la cui

    1=tg 4

    3pi = .

    = dxdyArea )( =

    43

    3

    4

    2

    pi

    pi

    dd =

    43

    3

    4

    2

    2

    2

    pi

    pi

    d = 4

    3

    3

    24

    216

    pi

    pi

    d = 43

    3

    6

    pi

    pi

    d =

    3436 pipi =

    12

    496 pipi = pi25

    ;

  • 7. (5 pt) Sia V il solido di rotazione in R3 ottenuto girando il grafico di zy = 3 , ]1,9[ z rispetto all'asse Oz.a. Disegnare il solido V (in modo approssimativo)b. Calcolare il volume di V.c. Verificare che il bordo laterale V una superficie regolare e calcolare l'area di V . Potete rappresentare V come grafico di una funzione?

    Per poter disegnare il solido conviene rappresentare graficamente la funzione zy = 3 ]1,9[ z

    poich ]1,9[ z si ha che ]9,3[y

    Riscrivendo z in funzione della y ( )zy = 92 9

    2yz = , possiamo fare il seguente grafico:

    grafico del solido:

  • poich un solido di rotazione, possiamo rappresentare V come grafico della funzione

    ( )222 3 zyx =+ , svolgendo i calcoli 9

    22 yxz += (paraboloide di rotazione)

    questo per il semplice motivo che se tagliamo il volume con un piano parallelo al piano Oxy otteniamo dei dischi di raggio z3 e centro nell'asse Oz.

    Volume: ( )= ba

    dzzfVvol 2)()( pi

    ( ) ( ) pipipipipi 360281

    219

    2993)(

    1

    9

    1

    9

    21

    9

    2=

    =

    ===

    zdzzdzzVvolPer verificare che il bordo una superficie regolare conviene utilizzare la seguente parametrizzazione:

    +=

    =

    =

    =

    9

    ),(22 yxz

    yyxx

    yxr

    da cui determiniamo i vettori:

    92,0,1 xrx e

    92,1,0 yry ottenuti derivando rispetto alla x e alla y le componenti della

    parametrizzazione

    1. per ottenere

    +

    9,,

    22 yxxx

    yxxrx =

    92,0,1 xrx .

    2. per ottenere

    +

    9,,

    22 yxyy

    yyxry =

    92,1,0 yry

    Il bordo laterale una superficie regolare sse yx rr sempre diverso dal vettore nullo, ossia se 0 yx rr

    kjyixkjy

    x

    iy

    x

    y

    xkji

    rr yx ++=+

    =

    =9

    292

    1001

    920921

    921920

    92109201

    0194

    94 22 >++= yxrr yx da cui si ricava che il bordo laterale una superficie regolare.

    Il bordo superiore un disco determinato dalla relazione 922

  • (proiezione della superficie nel piano Oxy)

    dxdyyxdxdyrrAreaDD

    yxlaterale ++== 1)(94 22per risolvere questo integrale conviene passare alle coordinare polari

    =

    =

    cossin

    yx

    da cui si ricava che pi

    dddxdy =

    2093

    ( ) ( )

    =

    =

    +=

    +

    =

    +

    +

    =

    =

    +

    +=

    +=

    +=

    =

    +=

    ++=

    =++==

    +

    pipipipi

    pipipi

    pipi

    2

    0

    23

    232

    0

    9

    3

    23

    22

    0

    9

    3

    23

    22

    0

    9

    3

    121

    2

    2

    0

    9

    3

    22/1

    22

    0

    9

    3

    2/12

    2

    0

    9

    3

    2/12

    2

    0

    9

    3

    22

    0

    9

    3

    2222

    22

    537431

    94

    32

    89

    23

    194

    89

    121

    194

    89

    1941

    94

    891

    94

    98

    891

    94

    1941)sincos(

    94

    1)(94

    dddd

    dddddd

    dddd

    dxdyyxdxdyrrAreaDD

    yxlaterale

    ( ) ( )

    = 23

    23

    5372

    3pi

    Area = Area(disco superiore) +Area(disco inferiore)+ Area(laterale).

  • Appunti 04-Giu-2009

    Funzione potenziale

    Solido di rotazione con calcolo del volume, verifica della regolarit della superficie e calcolo della superficie.

    Area di una porzione di piano compresa tra due circonferenze concentriche e due rette

    Funzione s(t), ascissa curvilinea di una curva

    soluz esercizi serie potenza e fourier.pdfsoluz esercizi serie potenza e fourier.pdfCriterio del rapportoCriterio della radiceCriterio del rapportoCriterio della radiceCriterio del rapportoCriterio della radice

    giugno2008.pdfConvergenza uniforme