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Lição 33 — Aplicações de Integrais Duplas

Aplicações de integrais duplas: área, volume, massa, centro de massa, momento de inércia e probabilidade em distribuições bidimensionais.

Usado em: Cálculo 2 — Unidade 4 · USP MAT0112 · ITA MA-012

m=∬Dρ dA;xˉ=1m∬Dxρ dA;IO=∬D(x2+y2)ρ dAm = \iint_D \rho\,dA;\quad \bar{x} = \frac{1}{m}\iint_D x\rho\,dA;\quad I_O = \iint_D (x^2+y^2)\rho\,dA

Massa, centroide e momento de inércia em relação à origem. Para densidade constante ρ\rho, o centroide coincide com o centro geométrico.

Escolha sua porta

Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses

Fórmulas de aplicações

Área e volume

A(D)=∬DdA;V=∬Df(x,y) dA(f≥0)A(D) = \iint_D dA;\qquad V = \iint_D f(x,y)\,dA \quad (f\geq 0)

Massa e centroide

Para placa com densidade ρ(x,y)\rho(x,y): m=∬Dρ(x,y) dAm = \iint_D \rho(x,y)\,dA xˉ=Mym=1m∬Dxρ dA;yˉ=Mxm=1m∬Dyρ dA\bar{x} = \frac{M_y}{m} = \frac{1}{m}\iint_D x\rho\,dA;\quad \bar{y} = \frac{M_x}{m} = \frac{1}{m}\iint_D y\rho\,dA

MxM_x = momento em relação ao eixo xx; MyM_y = momento em relação ao eixo yy.

Momentos de inércia

Ix=∬Dy2ρ dA;Iy=∬Dx2ρ dA;IO=Ix+Iy=∬D(x2+y2)ρ dAI_x = \iint_D y^2\rho\,dA;\quad I_y = \iint_D x^2\rho\,dA;\quad I_O = I_x+I_y = \iint_D(x^2+y^2)\rho\,dA

Raio de giração: yˉg=Ix/m\bar{y}_g = \sqrt{I_x/m} (distância ao eixo xx que, concentrada, daria o mesmo IxI_x).

Teorema dos eixos paralelos: Ieixo=Icg+m d2I_{\text{eixo}} = I_{\text{cg}} + m\,d^2 onde dd é a distância entre os eixos.

Probabilidade conjunta

Se (X,Y)(X,Y) tem densidade f(x,y)≥0f(x,y)\geq 0, ∬R2f=1\iint_{\mathbb{R}^2}f = 1: P((X,Y)∈D)=∬Df(x,y) dAP((X,Y)\in D) = \iint_D f(x,y)\,dA E[X]=∬R2xf(x,y) dA;Var(X)=E[X2]−(E[X])2E[X] = \iint_{\mathbb{R}^2} x f(x,y)\,dA;\quad \text{Var}(X) = E[X^2] - (E[X])^2

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Área, volume e massa

Bloco B — Momento de inércia

Bloco C — Nível ITA/USP

Para continuar

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §15.4–15.5 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 3, §1.7 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 2, §11.7 — Wiley, 2ª ed.
  • OpenStax — Calculus Volume 3, §5.4–5.5 — openstax.org
  • Leithold, L. — O Cálculo com Geometria Analítica, vol. 2, §20.5–20.6 — Harbra, 3ª ed.

Atualizado em 2026-05-28 · Autor(es): Clube da Matemática

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