solucion examen final 2013
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SOLUCION EXAMEN CALCULO VECTORIAL Página 1
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS Y ESTADÍSTICA
EXAMEN FINAL DE CALCULO VECTORIAL -02-08-2013
Apreciado estudiante, hoy que finaliza la actividad académica en esta materia dele
gracias a Dios por haberle permitido cursarla, por las oportunidad que se presentaron
durante el desarrollo de la misma para aprenderla y pasarla, y sobre todo dele gracias
por tener una familia que cree en usted y esta dispuesta a realizar los sacrificios que
sean necesarios con el fin de que usted sea un buen profesional.
1. La temperatura en un punto cualquiera ( x , y ) de la misma esta dada por la
expresión ( ) . Una hormiga que esta sobre la placa
camina alrededor de una circunferencia que tiene 5 centímetros de radio y cuyo
centro se encuentra localizado en el origen del plano cartesiano. Determine las
temperaturas máxima y mínima que encuentra la hormiga en su recorrido.
SOLUCION EXAMEN CALCULO VECTORIAL Página 2
Como la hormiga se encuentra desplazándose en la circunferencia de radio 5, se tiene
que esta limitada a recorrer un trayecto dada por . Y como la temperatura en
cualquier punto de la placa es ( ) , obtenemos:
Función Objeto: ( )
Restricción: ( )
Aplicando los multiplicadores de Lagrange, se tiene
( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )( )
( )
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( )
(
)
√
Siendo √
√
( )
( ) √
Siendo √
( )
(√ √ ) (√ ) (√ )( √ ) ( √ )
(√ √ )
( √ √ ) ( √ ) ( √ )( √ ) ( √ )
( √ √ )
( √ √ ) ( √ ) ( √ )(√ ) (√ )
( √ √ )
( √ √ ) ( √ ) ( √ )( √ ) ( √ )
( √ √ )
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2. Cual es el área máxima de una paralelogramo que se puede inscribir una
circunferencia de radio 1
( ) ( )( )
( )
√ √
SOLUCION EXAMEN CALCULO VECTORIAL Página 5
3. Determine el volumen del solido acotado por la superficie
, el plano xy, y sobre la región comprendida entre las curvas
.
Graficamos las curvas con el fin de encontrar los limites de integración
Las curvas describen dos áreas para la primera se tiene
Para la segunda área se tiene
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Siendo el volumen
∫ ∫ ( )
∫ ∫ ( )
∫ ∫ ( )
∫ (
)|
∫ * ( )
( )
( )
( )
+
∫ ∫ ( )
∫ (
)|
∫ * ( )
( )
( )
( )
+
4. A) Determine los puntos máximos y mínimos de la superficie
yxyxyxyxf 2620564),( 22
Encontramos las primeras derivadas parciales
2068 yxfx
26106 yxfy
Igualamos las derivadas a cero y resolvemos el sistema resultante
20680 yx
261060 yx
Con lo que 21 yx ;
SOLUCION EXAMEN CALCULO VECTORIAL Página 7
Encontramos las segundas derivadas
8xxf 10yyf
6xyf
Evaluamos las segundas derivadas
821 ),(xxf 1021 ),(yyf
621 ),(xyf
Encontramos el discriminante
2xyyyxx fffD
44368061082
D
Analizamos los signos de las segundas derivadas y el discriminante
Como 00 xxfD ;
6852202012421 ),(f
Luego el punto 6821 ,,
es un mínimo.
B) evalúe las siguientes integrales R
dydxyxf ),( si
A)
249023016 xyxxyxf ;,),(
∫ ∫
∫ |
∫ ( )
( )
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B)
301032 2 yxRyxxyxf ::;),(
∫ ∫ √
∫ ∫
√
∫
|
∫ ∫ √
∫ ( ( )
( )
)
∫ ∫ √
∫ ( ( )
)
∫ ∫ √
*
( )
+
5) Evaluar la integral doble
R
yx dydxe22
donde R es la región del
plano limitada por el eje de las equis, y positivo, y la curva
Dibujamos la región de integración
SOLUCION EXAMEN CALCULO VECTORIAL Página 9
Los límites de integración en coordenadas rectangulares son
√
Y en coordenadas polares son
Luego la integral en coordenadas polares es:
∫∫
∫ ∫
∫∫
∫ *
+
∫ *
+
∫∫
[
]∫
[
] [ ]
[
]
∫∫
( )