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8.11 EXERCÍCIOS pg. 379

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Academic year: 2021

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(1)

P

8.11 – EXERCÍCIOS – pg. 379

1. Demarcar os seguintes pontos no sistema de coordenadas polares.

(a)

(

)

4 , 4 1

π

P (b)

(

)

4 , 4 2 −

π

P (c)

(

)

4 , 4 3 −

π

P (d)

(

)

4 , 4 4 − −

π

P

2. Em cada um dos itens, assinalar o ponto dado em coordenadas polares e depois escrever as coordenadas polares para o mesmo ponto tais que:

(i) r tenha sinal contrario (ii) θ tenha sinal contrario (a)

(

)

4 , 2

π

(i)

(

)

4 5 , 2

π

− (ii)

(

)

4 7 , 2 − π

(2)

Eixo polar

P

0

π

/3 b)

(

)

3 , 2 −π (i)

(

)

3 4 , 2 −

π

− (ii)

(

)

3 5 , 2

π

(c)

(

)

3 2 , 5

π

− (i)

(

)

3 5 , 5

π

(ii)

(

)

3 4 , 5 −

π

− (d)

(

)

6 5 , 4

π

(i)

(

)

6 11 , 4

π

− (ii)

(

)

6 7 , 4 −

π

(3)

Eixo polar

6

/

5

π

P

0

Eixo polar

3

/

π

P

0

3. Demarcar os seguintes pontos no sistema de coordenadas polares e encontrar suas coordenadas cartesianas. a)

(

)

3 , 3

π

5 , 1 2 1 . 3 3 cos 3 cos = = = = x x x r x

π

θ

59 , 2 2 3 . 3 ≅ = = y sen r y θ

(

1,5;2,59

)

2 3 3 , 2 3 ≅         b)

(

−3,+π

)

(4)

Eixo polar

3

/

π

P

0

Eixo polar

3

/

π

P

0

5 , 1 2 1 . 3 3 cos 3 − = − = − = x x x

π

59 , 2 2 3 . 3 3 3 − ≅ − = − = y y sen y

π

(

1,5; 2,59

)

2 3 3 , 2 3 − − ≅         − c)

(

)

3 , 3 −

π

(

)

5 , 1 2 1 . 3 3 cos 3 = = − = x x x

π

(

)

59 , 2 2 3 . 3 3 3 − ≅ − = − = y y sen y

π

(

1,5; 2,59

)

2 3 3 ; 2 3 − ≅         d)

(

)

3 , 3 −

π

(5)

(

)

5 , 1 2 1 . 3 3 cos 3 − = − = − − = x x x

π

(

)

59 , 2 2 3 . 3 3 3 ≅ − − = π − − = y y sen y

(

1,5;2,59

)

2 3 3 , 2 3 − ≅         −

4. Encontrar as coordenadas cartesianas dos seguintes pontos dados em coordenadas polares. a)

(

)

3 2 , 2

π

− 1 2 1 . 2 3 2 cos 2 =− − = − =

π

x

(

1 −, 3

)

3 2 3 . 2 3 2 2 =− =− − = sen

π

y b)

(

)

8 5 , 4

π

5307 , 1 8 5 cos 4 π ≅− = x

(

−1,5307,3,6955

)

6955 , 3 8 5 4 π ≅ = sen y c)

(

)

4 13 , 3

π

2 2 3 4 13 cos 3 π =− = x         2 2 3 , 2 2 3

(6)

0 0 . 10 2 cos 10 =− = − =

π

x

(

0 −, 10

)

10 1 . 10 2 10 =− =− − = sen

π

y e)

(

)

2 3 , 10

π

− 0 0 . 10 2 3 cos 10 =− = − =

π

x

(

0,10

)

10 1 . 10 2 3 10 =− − = − = sen

π

y f)

(

1,0

)

1 0 cos 1 = = x

(

1,0

)

0 0 1 = = sen y

5. Encontrar um par de coordenadas polares dos seguintes pontos: a)

( )

1,1 2 = r 4 2 1 2 1 cos π = θ ⇒       = θ = θ sen

(

2,

π

4

)

b)

(

−1,1

)

2 = r 4 3 2 1 2 1 cos π = θ ⇒       = θ − = θ sen

(7)

(

2,3

π

4

)

c)

(

−1 −, 1

)

2 = r 4 5 2 1 2 1 cos π = θ ⇒       − = θ − = θ sen

(

2,5

π

4

)

d)

(

1 −, 1

)

2 = r 4 7 2 1 2 1 cos π = θ ⇒       − = θ = θ sen

(

2,−

π

4

)

ou

(

)

4 7 , 2

π

6. Usar. a) r>0 e 0≤θ <2π; b) r<0 e 0≤θ <2π ; c) r>0 e −2π <θ ≤0; d) r<0 e −2π <θ ≤0;

(8)

2 3 cosθ = 2 1 − = θ sen 6 11 ou 6 π = θ π − = θ a)       6 11 , 2 π b)       − 6 5 , 2 π c)       − 6 , 2 π d)       − − 6 7 , 2 π

(

2, 2

)

2 − − P 2 = r 2 2 cosθ = − 2 2 − = θ sen 4 5π θ = a)       4 5 , 2 π b)       − 4 , 2 π c)       − 4 3 , 2 π d)       − − 4 7 , 2 π

7. Transformar as seguintes equações para coordenadas polares. a) x2 + y2 =4 2 4 4 cos 2 2 2 2 2 ± = = = + r r sen r r

θ

θ

b) x=4 4 cosθ = r c) y=2 2 = θ sen r d) y+ x=0

(

cos

)

0 0 cos = + = + θ θ θ θ sen r r sen r    θ − = θ = cos qualquer sen r

(9)

Ζ ∈ + = k ,k 4 3 π π θ e) x2 +y2 2x=0 θ θ θ cos 2 0 cos 2 0 cos 2 2 = = − = − r r r r f) x2 +y2 −6y =0 θ θ sen r sen r r 6 0 6 2 = = −

8. Transformar as seguintes equações para coordenadas cartesianas a) r=cosθ 0 2 2 2 2 2 2 = − + + = + x y x y x x y x b) r=2senθ 0 2 . 2 2 2 2 2 2 2 = − + + = + y y x y x y y x c) θ θ sen r + = cos 1 1

(10)

2 2 2 2 2 a y x a y x = + = +

Nos exercícios de 9 a 32 esboçar o gráfico das curvas dadas em coordenadas polares.

9. r =1 +2cosθ 1 2 3 -1 1 x y 10. r =1 −2senθ -3 -2 -1 1 2 3 -4 -3 -2 -1 1 x y 11. r =a±bcosθ 2 = a e b=3 3 = a e b=2 3 = = b a

(11)

θ cos 3 2 + = r 1 2 3 4 5 -3 -2 -1 1 2 3 x y θ cos 3 2 − = r -5 -4 -3 -2 -1 1 -3 -2 -1 1 2 3 x y θ cos 2 3 + = r

(12)

-1 1 2 3 4 5 -3 -2 -1 1 2 3 x y θ cos 2 3 − = r -5 -4 -3 -2 -1 1 -3 -2 -1 1 2 3 x y θ cos 3 3 + = r e r=3 −3cosθ -1 1 2 3 4 5 6 -3 -2 -1 1 2 3 x y -5 -4 -3 -2 -1 1 -3 -2 -1 1 2 3 x y

(13)

12. r =cos3θ -0.5 0.5 1 -0.5 0.5 x y 13. r =2cos3θ -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 x y 14. r = 2 sen

(14)

-1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 x y 15. r =2 −cosθ -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 x y 16. r = 2−senθ

(15)

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 x y 17. r =a±bsenθ 2 = a e b=3 3 = a e b=2 2 = = b a θ sen r =2 +3 r=2 −3senθ -3 -2 -1 1 2 3 1 2 3 4 5 x y -3 -2 -1 1 2 3 -5 -4 -3 -2 -1 x y

(16)

-3 -2 -1 1 2 3 -1 1 2 3 4 5 6 x y -3 -2 -1 1 2 3 -5 -4 -3 -2 -1 1 x y θ + = sen r 2 2 r=2−2senθ -3 -2 -1 1 2 3 -1 1 2 3 4 5 6 x y -3 -2 -1 1 2 3 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 x y 18. r cosθ =5 1 2 3 4 5 -1 1 x y 19. r =2 sen

(17)

pi/2 Eixo polar π/9 0 -2 -1 1 2 -2 -1 1 x y 20. 4 π θ = Eixo polar 4 / π 0 21. 9 π θ =

(18)

23. r2 =4cos2θ -2 -1 1 2 x y 2 24. r =3θ,θ ≥0 -10 -5 5 10 15 20 25 x y 25. r =4senθ -3 -2 -1 1 2 3 x y

(19)

Eixo polar

0

√2 26. = −θ,θ ≥0 e r 0.5 1 x y 27. r = 2 28. r =10cosθ y

(20)

29. r =2 cos

θ

-3 -2 -1 1 2 3 x y 30. r =12senθ -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 x y 31. r =eθ3 -1500 -1000 -500 500 1000 -1000 -500 500 1000 x y

(21)

32. r =2θ -5 5 10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 x y

Nos exercícios 33 a 37, encontrar o comprimento de arco da curva dada. 33. r =eθ, entre θ =0 e 3 π θ = . . 1 2 2 2 2 3 3 0 3 0 3 0 2 3 0 2 2 c u e e d e d e d e e s       = = θ = θ = θ + = π π θ π θ π θ π θ θ

34. r =1 +cosθ

(22)

(

)

(

)

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

π π π π d d d sen d sen s

+ = + = + + + = + + − = 0 0 0 2 2 0 2 2 cos 1 2 2 cos 2 2 2 cos cos 2 1 2 cos 1 2 . . 8 0 2 8 2 2 . 4 2 cos 2 2 2 2 cos 2 2 2 0 0 0 2 c u sen sen sen d d =       − = = = =

π

θ

θ

θ

θ

θ

π π π 35. r =2asenθ

(

)

(

)

c u a a d a d a d sen a a s . 2 2 4 2 2 4 2 2 cos 2 2 2 0 2 0 2 2 0 2 2 π = π = θ = θ = θ θ + θ =

π π π 36. r =3θ2, de θ =0 até 3 2π θ =

(23)

(

)

(

)

(

)

(

)

uc d d d s . 8 9 27 8 2 3 4 2 1 . 3 4 3 4 9 9 36 2 3 2 3 2 0 2 3 2 3 2 0 2 1 2 3 2 0 2 2 3 2 0 4 2 − π + = θ + = θ θ + θ = θ θ + θ = θ θ + θ = π π π π

37. r =e2θ, de θ =0 até 2 3π θ =

(

)

(

1

)

. . 2 5 2 5 5 4 2 3 2 3 0 2 2 2 3 0 2 3 0 4 4 2 3 0 4 2 2 c u e e d e d e e d e e s − = = θ = θ + = θ + = π π θ θ π π θ θ π θ θ

(24)

(

)

(

)

= − = − = − + = π π π π

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

0 2 0 0 0 2 2 2 2 2 10 2 cos 1 200 2 cos 200 200 2 cos 1 100 10 2 d sen d d d sen s . . 80 0 cos 2 cos 80 2 cos 2 . 40 2 2 . 2 10 . 2 0 0 c u d sen =       − π − = θ − = θ θ = π π

Nos exercícios 39 a 46, encontrar a integral que dá o comprimento total da curva dada. 39. r2 =9cos2θ

(

)

(

)

(

) (

)

θ θ − = θ − θ = ′ θ = θ = − 2 cos 2 3 2 2 2 cos 2 3 2 cos 3 2 cos 9 2 1 2 1 2 1 sen sen r r

π π π θ θ = θ θ θ + θ = θ θ + θ θ = 4 0 4 0 2 2 4 0 2 2 cos 12 2 cos 2 cos 9 2 9 4 2 cos 9 2 cos 2 9 4 d d sen d sen s 40. r =3 sen

(25)

(

)

θ θ + θ = θ θ + θ =

π π d sen d sen s 6 0 2 2 6 0 2 2 3 3 cos 9 18 3 9 3 cos 9 6 41. r =4cos4θ

(

)

θ θ + θ = θ θ + θ − =

π π d sen d sen s 8 0 2 2 8 0 2 2 4 cos 4 16 64 4 cos 16 4 16 16 42. r2 =9sen

(

)

(

2

)

.cos2 .2 2 1 3 2 3 2 1 2 1

θ

θ

θ

− = ′ = sen r sen r

π π π π θ θ = θ θ = θ θ θ + θ = θ θ + θ θ = 4 0 4 0 4 0 2 2 4 0 2 2 12 2 9 4 2 2 9 2 cos 9 4 2 9 2 2 cos 9 4 sen d d sen d sen sen d sen sen s

(26)

(

)

(

)

θ θ θ θ θ θ θ θ θ π π π d d sen d sen s

− = + − + = − + = 0 0 2 2 0 2 2 cos 12 13 2 cos 9 cos 12 4 9 2 cos 3 2 3 2 44. r =4 −2senθ

(

)

(

)

θ θ − = θ θ − = θ θ + θ − + θ = θ θ − + θ − =

π π − π π − π π − π π − d sen d sen d sen sen d sen s 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 5 4 16 20 2 4 16 16 cos 4 2 2 4 cos 2 2 45. r =3 +2cosθ

(

)

(

)

θ θ θ θ θ θ θ θ θ π π π d d sen d sen s

+ = + + + = + + − = 0 0 2 2 0 2 2 cos 12 13 2 cos 4 cos 12 9 4 2 cos 2 3 2 2 46. r =4 +2senθ

(27)

(

)

(

)

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

π π π π π π d sen d sen d sen s

− − − + = + = + + = 2 2 2 2 2 2 2 2 4 5 4 16 20 2 2 4 cos 2 2

Nos exercícios 47 a 56, calcular a área limitada pela curva dada. 47. 2 9 2

θ

sen r = -2 -1 1 2 -2 -1 1 2 x y

.

.

9

2

cos

2

1

.

9

2

9

2

1

.

2

2 0 2 0

a

u

d

sen

A

=

θ

=

θ

θ

=

π π

48. r =cos3

θ

(28)

-0.5 0.5 1 -0.5 0.5 x y 6 /

π

. . 4 6 12 1 2 1 . 3 6 cos 2 1 2 1 3 3 cos 6 . 2 1 6 0 6 0 6 0 2 a u sen d d A π =     θ + θ = θ       θ + = θ θ = π π π

49. r =2 −cos

θ

-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 x y

(29)

(

)

(

)

. . 2 9 2 4 1 2 1 4 4 cos cos 4 4 cos 2 2 1 . 2 0 0 2 0 2 a u sen sen d d A π = θ + θ + θ − θ = θ θ + θ − = θ θ − = π π π

50. r2 =16cos2

θ

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 x y 4 0 4 0 1 2 2 1 32 2 cos 16 4 . 2 1 π π

θ

θ

θ

sen d A = =

a u. 16 = 51. r =3 sen2

θ

(30)

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 x y 4 / π . . 2 9 4 8 1 . 2 1 36 2 9 2 1 . 8 4 0 4 0 2 a u sen d sen A π =       θ − θ = θ θ = π π

52. r =3 −2cos

θ

-5 -4 -3 -2 -1 1 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 x y

(31)

(

)

(

)

(

)

(

)

. . 11 2 12 11 2 cos 2 2 cos 12 9 cos 4 cos 12 9 cos 2 3 2 1 . 2 0 0 0 2 0 2 a u sen sen d d d s π = θ + θ − θ = θ θ + + θ − = θ θ + θ − = θ θ − = π π π π

53. r =4 +

(

1 cos

θ

)

-1 1 2 3 4 5 6 7 8 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 x y

(

)

(

)

. . 24 2 4 1 2 1 2 16 cos cos 2 1 16 cos 1 16 2 1 . 2 0 0 2 0 2 a u sen sen d d A π =       θ + θ + θ + θ = θ θ + θ + = θ θ + = π π π

(32)

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 x y

(

)

(

)

. . . 24 2 4 1 2 1 2 16 cos cos 2 1 16 cos 1 16 2 1 . 2 0 0 2 0 2 a u sen sen d d A π =       θ + θ + θ − θ = θ θ + θ − = θ θ − = π π π

55. r =4

(

1+sen

θ

)

-5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 x y

(33)

(

)

(

)

(

)

. . 24 2 4 1 2 1 cos 2 16 2 1 16 1 16 2 1 . 2 2 2 2 2 2 2 2 2 a u sen d sen sen d sen A π =       θ − θ + θ − + θ = θ θ + θ + = θ θ + = π π − π π − π π −

56. . r =4

(

1−sen

θ

)

-5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 x y

(

)

. . 24 1 16 2 1 . 2 2 2 2 a u d sen A π = θ θ − =

π π −

(34)

-2 -1 1 2 3 4 -2 -1 1 2 3 4 x y 4 / π 4 cos 2 cos 2

π

θ

θ

θ

θ

θ

= = = sen sen a a

(

)

a u a d a A . 2 2 cos 4 2 1 . 2 2 2 4 2 2 − = =

π

θ

θ

π π

58. Encontrar a área interior ao círculo r =6cos

θ

e exterior a r =2

(

1+cos

θ

)

-2 -1 1 2 3 4 5 6 -3 -2 -1 1 2 3 x y 3 / π

(35)

3 2 1 cos 2 cos 4 cos 2 2 cos 6

π

θ

θ

θ

θ

θ

= ⇒ = = + = 2 3 9 6 2 3 . 9 3 . 18 2 4 1 2 1 36 cos 36 cos 36 2 1 . 2 3 0 3 0 2 3 0 2 1 + = + =       + = = =

π

π

θ

θ

θ

θ

θ

θ

π π π sen d d A

(

)

(

)

2 3 3 2 3 4 3 4 2 2 1 2 4 cos cos 2 1 4 cos 1 4 2 1 . 2 3 0 3 0 2 3 0 2 2 + π + + π =       θ + θ + θ = θ θ + θ + = θ θ + = π π π

sen sen d d A . . 4 2 3 3 2 3 4 3 4 2 3 9 6 2 1 a u A A A π = + π + + π − + π = − =

(36)

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 x y

(

)

[

]

(

)

a u d d A . 4 32 cos 16 cos 32 16 16 cos 1 16 16 2 1 . 2 2 0 2 2 0 2

π

θ

θ

θ

θ

θ

π π − = − + − = − − =

60. Encontrar a área da região do 1° quadrante delimitada pelo primeiro laço da espiral

θ 2 = r , θ ≥0 e pelas retas 4

π

θ

= e 3

π

θ

= -2 -1 1 2 -1 1 2 3 x y

(37)

. . 2592 37 3 . 2 4 2 1 3 3 4 3 3 4 2 a u d A

π

θ

θ

θ

π π π π = = =

61. Encontrar a área da região delimitada pelo laço interno da limaçon r=1 +2sen

θ

.

(

)

(

)

3 3 2 4 1 2 1 4 cos 4 4 4 1 2 1 2 1 . 2 2 3 6 7 2 3 6 7 2 2 3 6 7 2 sen d sen sen d sen A       − + − = + + = + =

π

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

π π π π π π

(38)

5 3 cos 5 3 cos 6 cos 10 arc = ∴ = =

θ

θ

θ

( )

(

)

. . 48 5 3 arccos 100 36 100 cos 6 10 2 1 . 2 5 3 arccos 0 5 3 arccos 0 2 2 a u tg d A − − =               − =

θ

θ

θ

θ

63. Calcular a área da região interior às duas curvas: a) 2 =r 3 e r =3sen

θ

(39)

6 2 1 3 2 3

π

θ

θ

θ

= ⇒ = = sen sen 16 3 9 24 9 2 3 . 4 1 6 . 2 1 2 9 2 4 1 2 1 9 . 2 1 9 2 1 6 0 6 0 2 1 − =         − =       − = =

π

π

θ

θ

θ

θ

π π sen d sen A 24 9 4 9 2 1 2 6 2

π

θ

π π = =

d A

(

)

. . 8 3 9 2 3 2 A1 A2 u a A= + =

π

− b) 2 =r 3 e r =1 +cos

θ

(40)

4 3 4 9 2 1 . 2 3 0 1

π

θ

π = =

d A

(

)

24 3 27 24 cos 1 2 1 . 2 3 2 2 − = + =

π

θ

θ

π π d A . . 8 3 9 14 2 1 A u a A A= + =

π

Referências

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