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Lição 31 — Integrais Duplas

Integrais duplas sobre retângulos e regiões gerais: somas de Riemann em 2D, Teorema de Fubini, regiões tipo I e tipo II, inversão de ordem de integração.

Used in: Cálculo 2 — Unidade 4 · USP MAT0112 · ITA MA-012

Rf(x,y)dA=ab ⁣g1(x)g2(x)f(x,y)dydx(Fubini — regia˜o tipo I)\iint_R f(x,y)\,dA = \int_a^b\!\int_{g_1(x)}^{g_2(x)} f(x,y)\,dy\,dx \quad \text{(Fubini — região tipo I)}

O Teorema de Fubini reduz uma integral dupla a duas integrais simples iteradas. A ordem de integração pode ser invertida se ff for contínua na região.

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Definição e Teorema de Fubini

Integral dupla sobre retângulo

Para R=[a,b]×[c,d]R = [a,b]\times[c,d], a integral dupla é o limite das somas de Riemann bidimensionais:

Rf(x,y)dA=limm,ni=1mj=1nf(xij,yij)ΔA\iint_R f(x,y)\,dA = \lim_{m,n\to\infty}\sum_{i=1}^m\sum_{j=1}^n f(x_{ij}^*,y_{ij}^*)\,\Delta A

onde ΔA=ΔxΔy\Delta A = \Delta x\,\Delta y é a área de cada sub-retângulo.

Teorema de Fubini

Se ff é contínua em R=[a,b]×[c,d]R = [a,b]\times[c,d]: Rf(x,y)dA=ab ⁣cdf(x,y)dydx=cd ⁣abf(x,y)dxdy\iint_R f(x,y)\,dA = \int_a^b\!\int_c^d f(x,y)\,dy\,dx = \int_c^d\!\int_a^b f(x,y)\,dx\,dy

A ordem de integração é irrelevante para funções contínuas.

Regiões gerais

Tipo I (g1(x)yg2(x)g_1(x) \leq y \leq g_2(x), axba\leq x\leq b): DfdA=ab ⁣g1(x)g2(x)f(x,y)dydx\iint_D f\,dA = \int_a^b\!\int_{g_1(x)}^{g_2(x)} f(x,y)\,dy\,dx

Tipo II (h1(y)xh2(y)h_1(y) \leq x \leq h_2(y), cydc\leq y\leq d): DfdA=cd ⁣h1(y)h2(y)f(x,y)dxdy\iint_D f\,dA = \int_c^d\!\int_{h_1(y)}^{h_2(y)} f(x,y)\,dx\,dy

Propriedades

  • Linearidade: D(af+bg)dA=aDf+bDg\iint_D(af+bg)\,dA = a\iint_D f + b\iint_D g
  • Aditividade: D1D2fdA=D1f+D2f\iint_{D_1\cup D_2} f\,dA = \iint_{D_1}f + \iint_{D_2}f (se D1D2D_1\cap D_2 tem área zero)
  • Comparação: fgDfDgf\leq g \Rightarrow \iint_D f \leq \iint_D g
  • Valor médio: fmeˊd=1A(D)DfdAf_{\text{méd}} = \dfrac{1}{A(D)}\iint_D f\,dA

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Retângulos e regiões simples

Bloco B — Inversão de ordem

Bloco C — Nível ITA/USP

To continue

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §15.1–15.2 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 3, §1.1–1.5 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 2, §11.1–11.6 — Wiley, 2ª ed.
  • OpenStaxCalculus Volume 3, §5.1–5.2 — openstax.org
  • Leithold, L. — O Cálculo com Geometria Analítica, vol. 2, §20.1–20.3 — Harbra, 3ª ed.

Updated on 2026-05-28 · Author(s): Clube da Matemática

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