Ciclo Básico Departamento de Matemática Aplicada Cálculo Vectorial (0254) Noviembre 2015 FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Integrales de Línea y sus Aplicaciones José Luis Quintero 1. Halle la divergencia vectoriales: de los siguientes j. grad(div f) k. div(div F) l. div(rotacional(grad f)) campos a. V(x, y, z) = (exy , −exy , eyz ) b. V(x, y,z) = (x, y + cos(x), z + exy ) 7. c. F(x, y) = (x3 , −xsen(xy)) a. Verifique las identidades: • ∇•r = 3 • ∇ • (rr) = 4r d. F(x, y) = (sen(xy), − cos(x2 y)) 2. Sea r = r(x, y, z) = (x, y, z) y r = r . Calcule el rotacional de los siguientes campos vectoriales: a. F(x, y, z) = (x, y, z) b. F(x, y, z) = (x2 + y2 + z2 )(3, 4,5) 8. Demuestre que cualquier campo vectorial de la forma F(x, y, z) = (f(x), g(y),h(z)) con f, g y h E = εQ a. div(rotF) = 0 . vectorial A(x, y,z) = (yz, xz, xy) . Pruebe que A es irrotacional y solenoidal. 6. Sea f un campo escalar y F un campo vectorial. Diga si tiene sentido cada una de las siguientes expresiones. Si no, explique por qué. Si lo tiene, indique si el resultado es un campo escalar o un campo vectorial. a. rotacional f b. divergencia F c. gradiente F d. div(grad f) e. rotacional(rot F) f. (grad f) × (div F) g. gradiente f h. rotacional(grad f) i. grad(div F) correo electrónico: [email protected] 3 producido por una carga Q localizada en el origen, donde ε es una constante. a. Demuestre que 1 r (∇ • E)r + ∇ × E + ∇ = − 3 . r r b. El campo vectorial V(x, y, z) = (x, y, z) no puede ser el rotacional de algún campo vectorial F. campo y el r r D ⊆ R 3 . Pruebe que el r(x, y, z) = (x, y,z) campo eléctrico Sea F un campo vectorial continuo y con segundas derivadas parciales continuas en un intervalo abierto Sea ∇ ln(r) = r / r2 Sean el campo posición funciones diferenciables, es irrotacional. 5. • ∇×r = 0 p para el cual divF = 0 ? d. F(x, y) = (xy, x2 − y2 ) 4. ∇r = r / r b. Si F = r / rp , encuentre divF. ¿Existe un valor de c. F(x, y) = (sen(x), cos(x)) 3. • • b. ¿Qué características posee el campo eléctrico E? 9. Las ecuaciones de Maxwell que relacionan la variación respecto al tiempo del campo eléctrico E, y el campo magnético H, en una región que no contiene carga ni corriente, se pueden expresar como sigue: 1 ∂H , div(E) = 0 , rot(E) = − c ∂t 1 ∂E , div(H) = 0 y rot(H) = c ∂t donde c es la velocidad de la luz. a. Utilice estas ecuaciones para demostrar que a.1. ∇ × (∇ × E) = − 1 ∂2E 2 a.2. ∇2E = 1 ∂2E c ∂t c2 ∂t2 b. ¿Qué nombre reciben los campos E y H? página web: www.joseluisquintero.com 2 2 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 10. Sean f una función real que admite primera y segunda derivada para cada número real, con f(1) = 1 , f '(1) = f ''(1) = 0 y g(x, y, z) = 15. 2t 2 c(t) = 2 − 1, 2 , 0 ≤ t ≤1. t + 1 t + 1 Calcule su longitud. x2 + y2 + z2 .f( x2 + y2 + z2 ) . Calcule el laplaciano de g en cada punto P(x0 , y0 , z0 ) 16. Calcule la longitud de la curva en coordenadas polares r = 1 + cos(θ), 0 ≤ θ ≤ 2π . 17. Halle la longitud de arco de la hélice cónica C de ecuaciones paramétricas dadas por x(t) = aet cos(t) , y(t) = aet sen(t) , z(t) = aet , (a > 0) desde el punto (0,0,0) hasta el punto (a,0,a). 18. Determine la longitud de la curva x2 = 2(2 − y) entre de la esfera de ecuación x2 + y2 + z2 = 1 . 11. Sean f(u) una función derivable de la variable u, el campo r(x, y, z) = (x, y, z) y r = r . Se define el campo vectorial F mediante F(x, y, z) = f(r).r . a. Obtenga div(F) b. Pruebe que F es un campo irrotacional en todos los puntos de R3 excepto en r = 0 12. los puntos (0,2) y (2,0). Evalúe la integral de línea, donde C es la curva dada. ∫ b. ∫ c. ∫ d. ∫ e. ∫ f. (y/x)ds , C: x = t 4 , y = t3 , 0 ≤ t ≤ 1 20. C xy 4ds , C es la mitad superior de x2 + y2 = 16 yex ds , C es el segmento de recta de (1,2) a (4,7) C i. 21. (x + y)ds , es el borde del triángulo de vértices área de la porción del cilindro x2 + y2 . La base de una pared delgada tiene la forma de la curva dada por las ecuaciones x(t) = 30 cos3(t), y(t) = 30sen3(t), 0 ≤ t ≤ π 2 , (0,0), (1,0), (0,1). y la altura de la misma en el punto (x,y) viene dada ∫ por f(x, y) = 1 + xy3ds , C ∫ ∫ ∫ y 3 . Si se quieren pintar ambos lados de esa cerca, sabiendo que el costo de pintar un metro cuadrado es de 7000 unidades monetarias (u.m.), ¿cuál es el costo total? (unidades de longitud en mts) π 2 x2zds , C z 22. 2 e ds , C : r(t) = (1,2, t ), t ∈ 0,1 AB ds x2 + y2 − z2 23. Pruebe que ∫ xyds = C x2 2 + y2 2 24. =1 ecuación x2 + y2 + z2 = 36 . Pruebe que la fórmula para calcular 25. C ∫ θ1 2 dr f(r cos(θ),rsen(θ)) r2 + dθ . dθ Calcule el área de la porción de superficie cilíndrica de ecuación x2 + y2 = 1 comprendida entre los planos de ecuaciones z = y , z = 0 . f(x, y)ds en coordenadas polares de una curva de ecuación r = r(θ), θ1 ≤ θ ≤ θ2 viene dada por θ2 Halle el área de la porción del cilindro de ecuación x2 + y2 = 6y la cual es limitada por la esfera de a b situada en el primer cuadrante. ∫ Una pieza de acero del motor de un tractor tiene su base circular modelada por la función vectorial r(t) = (2 cos(t),2sen(t)) y su altura limitada por la superficie z = 1 + y2 . Calcule el área lateral de esa pieza. ab (a2 + ab + b2 ) , 3(a + b) donde C es la parte de la elipse Sea ϕ(x, y) = 1 + x2 + y2 y la curva C de ecuaciones paramétricas: x(t) = t.cos(t), y(t) = t.sen(t), 0 ≤ t ≤ 2π . Halle el área de la cerca vertical que tiene por base la curva C y está acotada superiormente por la gráfica de ϕ . C R > 2πh (R, h son constantes) 14. el por debajo de la superficie z = C donde AB indica el segmento de origen el punto A(0,R,0) y extremo el punto B(0,R,2πh) , siendo R > 0, 13. Calcule x2 + y2 = 2x ubicada por encima del plano z = 0 y C C es el segmento de recta que une (0,6, − 1) a (4,1,5) h. Calcule el área del cilindro x2 + y2 = 2x que se encuentra encima del plano z = 0 y por debajo del paraboloide z = x2 + y2 . C C: x = 4sen(t), y = 4 cos(t), z = 3t, 0 ≤ t ≤ g. 19. yds , C: x = t2 , y = t , 0 ≤ t ≤ 2 a. Sea el arco 26. Encuentre el área de la cerca indicada en la figura, que tiene por base la curva en coordenadas polares de ecuación r = 1 + cos(θ) , donde 0 ≤ θ ≤ 2π y se 3 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 encuentra limitada superiormente por la superficie de ecuación z = 2 x2 + z − 4 = 0 y el plano y = 3z , entre los puntos 2 x +y . (2,0,0) y ( 3,3,1) de la misma. La densidad lineal de masa ρ(x, y, z) = viene 4−z , dada para el por la tramo del expresión alambre descrito. 33. Halle la masa y el centro de masa de un alambre delgado en forma del cuarto de la circunferencia x2 + y2 = r2 , x ≥ 0 , y ≥ 0 , si la función de densidad es ρ(x, y) = x + y . Observación: Solo considere el cuarto de circunferencia. 34. 27. Halle la masa del arco de la curva x = et cos(t) , y = et sen(t) , z = et desde el punto que corresponde a t = 0 hasta un punto cualquiera de parámetro t0 si la densidad del Se tiene una pieza de hojalata cortada con un cilindro circular cuya base admite la ecuación x2 + y2 = 9 . En cualquier punto (x,y) de la base, la arco viene dada por altura de la pieza viene dada por f(x, y) = 1 + x2 . ρ(x, y, z) = Calcule el área lateral de esa pieza. 28. La cerca metálica indicada en la figura tiene por base la curva C de ecuaciones paramétricas dadas por . 35. Un alambre homogéneo tiene la forma de una curva C cuya ecuación vectorial viene dada por r(t) = (cos(t) + t.sen(t),sen(t) − t.cos(t)) , 0 ≤ t ≤ 2π . Encuentre para el alambre: a. Las coordenadas de su centro de masa. b. Su momento de inercia polar. 36. Sea r un número positivo menor que 1. a. Pruebe que la intersección de la esfera dada por x = et cos(t) ; y = etsen(t) , 0 ≤ t ≤ π y se encuentra limitada superiormente por un techo que tiene la forma de la superficie z = 1 + x2 + y2 . Calcule a. La longitud de la curva C. b. El área de la cerca metálica. 2 x2 + y2 + z2 x2 + y2 + z2 = 1 con el cilindro x2 + y2 = r2 , es la unión de dos circunferencias disjuntas C0 y C1 , donde C0 contiene a P0 = ( contiene a P1 = ( r 2 , r 2 r 2 , r 2 , − 1 − r2 ) y C1 , 1 − r2 ) . b. Considere un alambre que tiene la forma de la curva C de la parte a y del segmento que une el punto P0 con el punto P1 . Calcule la masa del alambre, si su densidad está dada por la función f(x, y, z) = x2 + y2 + z . 29. Sea 2 C la 2 2 curva intersección de la esfera 37. Un alambre de longitud L, uniforme, sirve de contorno a un cuadrante de círculo. Determine las coordenadas del centroide de ese alambre. Observación. Considere también los segmentos de los ejes coordenados. 38. Encuentre el inercia y los coordenados encuentra a x + y + z = 4 y el plano 2x + y + 2z = 0 . Considere un alambre que tiene la forma de la curva C y cuya densidad viene dada por ρ(x, y,z) = x2 + y2 . Calcule la longitud y la masa del alambre. 30. Halle la masa de un alambre formado por la intersección de la esfera x2 + y2 + z2 = 1 y el plano x + y + z = 0 si la densidad en (x,y,z) está dada por ρ(x, y, z) = x2 2 r(t) = (t, 2 32 t3/2 , t2 ) 0 ≤ t ≤ 2 , gramos por unidad de longitud de Encuentre la masa y el centro de masa de un alambre triangular formado por la recta 2x + 3y = 6 y los ejes coordenados si la densidad viene dada por ρ(x, y) = x + y . 32. Calcule la masa de un alambre cuya forma corresponde con la curva de intersección del cilindro si la densidad es ρ(t) = 1 (t + 1) . alambre. 31. centro de masa, los momentos de radios de giro respecto a los ejes de un alambre delgado que se lo largo de la curva dada por 39. Determine la masa y el centro de masa del alambre en forma de hélice que recorre la curva dada por r(t) = (cos(t), sen(t), t), 0 ≤ t ≤ 2π si la densidad es ρ(x, y, z) = z . Encuentre el momento de inercia con respecto al eje z. 4 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 40. Sea un alambre semicircular uniforme de radio a. Demuestre que a. el centroide está situado en el eje de simetría a una distancia 2a del centro del semicírculo. π 49. I= 41. donde M es la masa del alambre. a. Calcule I b. Dé una interpretación física de I Un alambre toma la forma de la semicircunferencia base que cerca de la parte superior. Encuentre el centro de masa del alambre si la densidad lineal en cualquier punto es ρ(x, y) = k(1 − y) donde k es una 50. de un CD (el movimiento de cada punto en una pista del CD) viene dada por el campo vectorial F(x, y) = (−y, x) . Verifique que las líneas de flujo de Un alambre tiene la forma de una curva C que se obtiene al intersectar la porción de superficie este campo son circunferencias centradas en el origen. cilíndrica de ecuación z = y2 ; y ≤ 2 con la porción plano de ecuación x+z = 4; 0≤ x≤ 4. La densidad del alambre en cada uno de sus puntos viene dada por z . ρ(x, y,z) = 8y2 + 1 Encuentre para el alambre: a. Las coordenadas de su centro de masa. b. Su momento de inercia respecto al eje x. 43. 51. F(x, y) = (ex −1, xy) y C: r(t) = (t2 , t3 ) , 0 ≤ t ≤ 1 . 44. F • dr , C donde F(x, y,z) = (x, −z, y) , C: r(t) = (2t,3t, −t2 ) , −1 ≤ t ≤ 1 . 53. Halle el trabajo realizado por el campo dado por F(x, y) = (x2 , xy) sobre una partícula que se mueve R. Halle el momento de inercia respecto al eje z de un alambre cuya forma es la curva C que es la intersección del plano y − z − 2 = 0 con el cilindro una vez alrededor de la circunferencia x2 + y2 = 4 en sentido antihorario. 54. x2 + z2 = 25 , si su densidad es ρ(x, y, z) = 45. Evalúe la integral de línea ∫ x2 + y2 + z2 = R2 , y = x , que se encuentra en el a F • dr , C donde Un alambre delgado homogéneo tiene la forma de la curva intersección de las superficies dadas por 2 2 π Evalúe la integral de línea ∫ 52. primer octante. Pruebe que la distancia del centro de masa del alambre al origen de coordenadas es igual Si F es un campo vectorial, una línea de flujo para F es una curva cuya parametrización r(t) satisface la ecuación F(r(t)) = r '(t) . El movimiento de rotación constante. del (x + y + z)2 ds , C con 0 ≤ y ≤ 1 . x2 + y2 = 1 , y ≥ 0 , y es más grueso cerca de su 42. ∫ donde C está dada por x + 2y + 2z = 5 , C: −2x − y + 2z = 2 b. el momento de inercia respecto al diámetro que pasa por los extremos del alambre es igual a 1 Ma2 , 2 Sea la integral 1 25 + x2 . Halle el trabajo realizado por F(x, y) = (x, y + 2) al mover un un arco de la cicloide dada por r(t) = (t − sen(t),1 − cos(t)) , 0 ≤ el campo de fuerza objeto a lo largo de la ecuación vectorial t ≤ 2π . de Para cada uno de los siguientes campos F, determine el trabajo realizado por los mismos a lo largo de las curvas dadas: densidad ρ(x, y) = x + y , halle su centro de masa y a. F(x, y) = (x2y, x3 ) , C es el contorno, recorrido en Dado un alambre semicircular que tiene la forma de la ecuación x2 + y2 = 1, y ≥ 0, y función 55. sentido antihorario, del dominio limitado por las el momento de inercia sobre el eje y. curvas de ecuaciones y2 = x, x2 = y . 46. 47. 48. Un alambre homogéneo tiene la forma del triángulo de vértices A(0,0), B(2,4) y C(4,0). Demuestre que Iy = 16 m siendo m su masa. 3 Encuentre la masa y el momento de inercia con respecto al eje x de un alambre homogéneo cuya forma corresponde con el arco de la cicloide r(t) = (t − sen(t),1 − cos(t)) , 0 ≤ t ≤ 2π . Sea un alambre homogéneo que tiene la forma de la curva C que resulta de la intersección de las superficies x2 + y2 + z2 = 2x , z = x . coordenada z del centroide. Calcule la b. F(x, y, z) = (y2 , z2 , x2 ) ; C es la curva intersección de la esfera x2 + y2 + z2 = a2 y de la superficie x2 + y2 = ax, con z ≥ 0 y a > 0 (a constante). C es recorrida de manera que si se observa el plano xy desde arriba el sentido es horario. 56. Determine el trabajo efectuado por una partícula que se mueve de (0,0) hasta (2,0) sobre una curva C que recorre el conjunto S = {(x, y) / y = 1 − 1 − x } si la fuerza viene dada por F(x, y) = (y2 , x) . 5 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 57. F(x, y) = (ln(x), x2 , x / z) a lo largo de la curva C : y = x − 1, z = 3x − 2 58. recorrida desde A(1,0,1) donde C es la curva intersección de las superficies z = xy , x2 + y2 = 1 . El sentido de recorrido de C es Sea αn(t) = (t, tn ) . Pruebe que el trabajo efectuado antihorario cuando es vista desde encima del plano xy. desde (0,0) hasta (1,1) sobre cada una de estas trayectorias siempre es igual a 1. 66. 67. la función y = (x − 1)(ax − 1), 0 ≤ x ≤ 1 . Determine 68. F(x, y, z) = (z, xy, y) 69. x2 + y2 = 9 en contrario orientado y de un F ecuación campo vectorial vectorial α : a,b → R , donde F(r(t)) = α(t)r '(t) , Sea C una curva parametrizada por r(t) = (t,1 − t2 ) , tal π 5π β(t) = (sen(t),1 − sen2 (t)) , t ∈ − , 2 2 representa otra forma de parametrizar C, ¿qué valor debe tener C ∫ ∫ que 70. Sean C una curva suave en el plano xy parametrizada por la función vectorial r(t) , donde t ∈ a,b , con F ds C Calcule ∫ vectoriales ydx − xdy + zdz , tal que a. Pruebe que C x+y =2 C: 2 2 2 x + y + z = 2(x + y) que se encuentra en el primer octante, desde A = (0,2,0) hasta B = (2,0,0) . Halle el valor de G G(r(t)) = r''(t) , r(x, y, z) = (x, y,z) y T(x,y) con T = 1 . ∫F siendo la curva 65. r '(t) = 1 , F un campo vectorial definido y continuo en C tal que F(r(t)) = r '(t) y los campos 64. F • dβ ? C α(t) > 0 , dada por F • dr = F • dr = 45 . C Si r(t) , ∀t ∈ a,b . Demuestre que se cumple la igualdad ∫ al La fuerza F ejercida sobre una partícula ubicada en el punto (x,y,z) con vector de posición r = (x, y, z) ∫ z = 8 − x − 2y . t ∈ a,b sentido que 2 curva curva t ∈ −1,1 y sea F un campo vectorial continuo tal hasta el punto (1, −2, −1) a lo largo de la curva de intersección de las superficies dadas por 2x + z = 1 , una la y el cilindro F(x, y, z) = (6z − 4y, z, ex −1) desde el punto (1,2, −1) C es desde el punto (-a,0) hasta el punto (a,0). Calcule el trabajo requerido para mover una partícula bajo la acción del campo de fuerza Sea C x+y+z =1 Determine el trabajo que realiza F para mover la la función y = ax − 1 , 0 ≤ x ≤ 1 . Halle la curva Ca 63. y intersección del plano partícula a lo largo de la curva x2 + y2 = a2 , y ≥ 0 2 2 F • dr , C 3 a considere la curva Ca definida como el gráfico de 62. superficies es F(r) = Kr r , con K constante no nula y r ≠ 0 . Sea F(x, y) = (−xy − x2 , −x2y) . Para cada número real (1, a − 1) sea máximo. las movimiento de las manecillas del reloj visto desde arriba. la curva Ca de manera que el trabajo mecánico de manera que el trabajo mecánico realizado por F a lo largo de Ca desde el punto (0, −1) al punto de Calcule la integral de línea donde a considere la curva Ca definida como el gráfico de 61. intersección ∫ Sea F(x, y) = (−xy − x2 , −x2y) . Para cada número real (0,1) al punto (1,0) sea mínimo. de por el campo F al mover una partícula a lo largo de C en sentido antihorario visto desde la dirección positiva del eje z. (0,0) hasta la recta x = 1 usando la curva y = axb , realizado por F a lo largo de Ca desde el punto C x2 + y2 + z2 = 2x , z = x . Calcule el trabajo realizado Sea F(x, y) = (cxy, x6 y2 ) , c > 0 un campo vectorial a > 0 , b > 0 . Halle el valor de a (en función de c) tal que el trabajo mecánico realizado por el campo vectorial no dependa de b. Sean el campo de fuerzas F(x, y,z) = (−y, x, z) y la curva que actúa sobre una partícula que se mueve desde 60. ydx + zdy + xdz , C hasta B(2,1,4). por la fuerza f(x, y) = (y, x) que mueve una partícula 59. ∫ Calcule el trabajo realizado por el campo dado por • dr = b − a . C b. ¿Qué calcula la integral ∫ T • dr ? C c. Calcule ∫G C • dr . 6 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 d. ¿Existe un campo vectorial H tal que rot(H) = r ? 71. x + z = a , x2 + y2 + z2 = a2 ; a > 0 es una constante. Calcule la integral Evalúe la integral de línea, donde C es la curva dada. a. b. c. ∫ ∫ ∫ (xy + ln(x))dy, ∫ C: y = x2 de (1,1) a (3,9) donde el recorrido de C es tal que la coordenada y crece. C sen(x)dx, C es el arco de x = y4 de (1, − 1) a (1,1) C xydx + (x − y)dy, C está formada por 77. los C segmentos de recta de (0,0) a (2,0) y de (2,0) a (3,2). d. e. ∫ ∫ yzdy + xydz, C : x = 78. C más corto de la circunferencia x2 + y2 = 1 de (1,0) ∫ ecuaciones y = 2x2 + z2 , y + 2z − 1 = 0 . z2dx − zdy + 2ydz , C está formada por los 79. C segmentos de recta (0,0,0) a (0,1,1), de (0,1,1) a (1,2,3) y de (1,2,3) a (1,2,4). 72. Calcule la circulación del campo vectorial dado por v(x, y, z) = (x + 2y + z,2y,3x − z) a lo largo de la curva C obtenida al intersectar las superficies de a (0,1). f. donde Halle el valor de ∫ Calcule la circulación del campo vectorial dado por la expresión F(x, y, z) = (F1(x, y, z),F2 (x, y, z),F3 (x, y, z)), F1(x, y, z) = x3arctg(x2 + 1) + 2z2 − 2y2 yzdx + xzdy + x2y2dz , F2 (x, y, z) = 4(x2 + z) C donde C es la curva intersección de la esfera F3(x, y, z) = z3arctg(z3 + 1) + 6y + 4x2 x2 + y2 + z2 = 9 con el plano z = 2 . La curva C se recorre una vez en sentido antihorario cuando se mira desde encima del plano dado. 73. a lo largo de la curva C que es la intersección de las superficies x2 + y2 = 1 , z = 4 + xy . El recorrido de C es tal que en su proyección en el plano xy es horario el sentido. Calcule ∫ ydx + 2xdy , 80. C donde C es el contorno que limita el dominio D definido como el conjunto de los puntos (x, y) ∈ R2 en sentido antihorario. x2 + y2 − 2x ≤ 0 , x2 + y2 − 2y ≤ 0 . 81. Calcule ∫ P1 P0 i j k 1 1 1 • dr , x y z S2 : x2 + y2 + z = 5 , z ≥ 1 . El recorrido de C es antihorario visto desde la parte superior de S2 . siguientes caminos: a. Segmento rectilíneo P0P1 . 82. 0 ≤ θ ≤ 2π 75. Sea C t ∈ a,b una y curva F de un ecuación campo vectorial vectorial tal r(t) , que F(r(t)) = r '(t) y r '(t) = 1 , t ∈ a,b . Pruebe que Calcule ∫ ∫ r × dr , C donde r(x, y, z) = (x, y,z) y C es la circunferencia del plano xy, de centro O(0,0,0) y radio R, recorrida en sentido antihorario. 76. Calcule la circulación del campo F(x, y, z) = (yz(2x − 1), xz(x + 1), xy(x + 1)) a lo largo de la curva C dada por la intersección de las superficies de ecuaciones dadas por S1 : x2 + y2 + z2 − 2z = 3 , z < 3 2 y en donde P0 (0,0, 0) y P1(1,1,1) , a lo largo de los b. A lo largo de la curva r(θ) = (sen(θ),1 − cos(θ), 2πθ ) Calcule la circulación del campo v(x, y) = 1 + x2 + y2 i + xy + ln(x + 1 + x2 + y2 ) j a lo largo de la circunferencia x2 + y2 = R2 recorrida que satisfacen al menos una de las inecuaciones 74. r(t) = (t, t2 ,1) 0 ≤ t ≤ 1 b. F(x, y,z) = (x2 , yz, y2 ) r(t) = (0,3t, 4t) 0 ≤ t ≤ 1 c. F(x, y, z) = (x − z, 0, x) r(t) = (cos(t), 0, sen(t)) 0 ≤ t ≤ 2π t , y = t , z = t2 , 0 ≤ t ≤ 1 C está formada por el arco En los siguientes ejercicios, F es el campo de velocidades de un fluido que corre por una región en el espacio. Encuentre el flujo a lo largo de la curva dada en la dirección de t creciente. a. F(x, y,z) = (−4xy,8y,2) C x ydx + 2y xdy, ydx + zdy + xdz , C Sea C la curva de origen el punto (a,0,0), que se obtiene como intersección de las superficies 83. F • dr = C ∫ ds . C Calcule ∫ (1 + x)zdx + y2 (1 + x)2 dy + xdz , C donde C es la curva contenida en la región definida por las condiciones 0 ≤ x ≤ 1 , que se obtiene como 7 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 intersección de la superficie de ecuación z = xy , y del plano de ecuación x + y + z = 0 . La orientación x−y x+y , 2 F(x, y) = 2 , 2 n (x + y ) (x + y2 )n encuentre n de tal modo que rotF = 0 . de C es del punto (0,0,0) al punto (1, − 12 , − 12 ) . 84. Sean C la curva intersección de la esfera de 2 2 90. Sea F(x, y,z) = (F1(x, y, z),F2 (x, y,z),F3 (x, y,z)), 2 ecuación x + y + z = 4 y el plano 2x + y + 2z = 0 y donde el campo vectorial F1(x, y, z) = 8xsen(y) + 5yz x F(x, y, z) = x + z, 4 − y2 , 2 . x + y2 + z2 F2 (x, y,z) = 4x2 cos(y) + 5xz + 2zsen(yz) F3(x, y,z) = 5xy + 2ysen(yz) Calcule ∫ a. Demuestre que el campo F es conservativo y determine un potencial escalar. b. Calcule la integral de línea de F a lo largo de la curva C que une al punto (0, 2π ,1) con el punto F • dr , C1 donde C1 es el arco orientado de C dado por los puntos (x, y, z) ∈ C con y ≤ 0 y punto inicial dado (2, π,0) . por P0 ( 2,0, − 2) . 85. Sea C la curva en el espacio, que es la intersección de la superficie z − xy = 0 y el plano x + y + z = 0 , 91. circunferencia dada por la función vectorial r(t) = (cos(t),sen(t)) , t ∈ 0,2π . Pruebe que F no con 0 ≤ x ≤ 1 . a. Calcule I= ∫ Sean el campo vectorial F(x, y) = (x2 − y2 , x2 − 2) y la es conservativo y sin embargo ∫ (1 + x)zdx + y(1 + x)2 dy + (1 + x)2 dz , C desde el punto A(0,0,0) hasta el punto 92. B(1, − 12 , − 12 ) Determine si F es o no un campo vectorial conservativo. Si lo es, encuentre una función f tal que ∇f = F . a. F(x, y) = (6x + 5y,5x + 4y) b. F(x, y) = (x3 + 4xy, 4xy − y3 ) 93. ∫ F • dr C es o no es independiente de la trayectoria C. En el caso de que la integral sea independiente de la trayectoria C, encuentre una función potencial ϕ del campo F. a. F(x, y) = (6xy2 − y3 , 6x2y − 3xy2 ) b. F(x, y) = (e3x + 1,e3x + y) c. F(x, y) = r , r = r 89. Dado Responda a los siguientes planteamientos: ∫ F • dr , C donde C es la curva dada por Pruebe que si el campo vectorial F(x, y, z) = (P(x, y, z),Q(x, y, z),R(x, y, z)) Para los campos vectoriales F que se dan a continuación, determine si la integral de línea campo tal que F = ∇f . b. Evalúe e. F(x, y) = (1 + 2xy + ln(x), x2 ) 88. un a. Si F(x, y) = (3 + 2xy, x2 − 3y2 ) , halle una función f d. F(x, y) = (2x cos(y) − y cos(x), −x2sen(y) − sen(x)) es conservativo y P, Q, R tienen derivadas parciales continuas de primer orden, entonces ∂P ∂Q ∂P ∂R ∂Q ∂R . = , = , = ∂y ∂x ∂z ∂x ∂z ∂y F(x, y,z) = (2xyez ,ezx2 , x2yez + z2 ) r(t) = (t2 , t3 , t 4 ) , 0 ≤ t ≤ 1 . c. F(x, y) = (xey , yex ) 87. Sea vectorial en R 3 . a. Demuestre que es conservativo. b. Halle una función potencial. c. Calcule el trabajo mecánico realizado por el campo a lo largo de la curva dada por b. Dé dos interpretaciones físicas de lo que calcula I 86. F • dr = 0 . C r(t) = (etsen(t), et cos(t)), 0 ≤ t ≤ π . 94. Responda a los siguientes planteamientos: a. Demuestre que F(x, y,z) = (y2z3 ,2xyz3 ,3xy2z2 ) es un campo vectorial conservativo. b. Encuentre una función f tal que F = ∇f . 95. Responda a los siguientes planteamientos: a. Encuentre una representación paramétrica de una curva C que tiene punto inicial en (2,1, 2 2) y punto final en (2, 2,0) y se encuentra sobre una parte de la superficie x + y2 + 2z2 = 4 que se encuentra enfrente del plano x = 0 . b. Sea yz xz xy F(x, y, z) = + 2x, − z, − y 2 2 2 1 + x2y2z2 1 + x2y2z2 1 + x y z un campo vectorial. Demuestre que es conservativo y determine un potencial escalar. c. Calcule la integral de línea del campo F a lo largo de la curva C hallada en el apartado a. 8 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 96. ∫ Sea el campo de fuerzas F(x, y, z) = (yexy − zsen(xz), xexy , −xsen(xz)) . a. Demuestre que F es conservativo y determine una función potencial. b. Determine las ecuaciones paramétricas de la curva x2 + y2 + z2 = 6z C: z+y =3 y calcule el trabajo que realiza F a lo largo de C. 97. F • dr , C2 103. Sean el campo F(x, y,z) = (yzexz + 2xyz − 2x,exz + x2z, xyexz + x2y) Sea el campo de velocidades de un fluido F(x, y, z) = (F1(x, y, z),F2 (x, y, z),F3(x, y, z)) , y la curva C de ecuación vectorial r(t) = (3sen( 2π t),3 cos(πt),3t − 3) , t ∈ 0,1 . donde Halle el valor de F2 (x, y,z) = xexy cos(z) + 2xyz2 − sen(x)sen(y) F3(x, y,z) = −exysen(z) + 2xy2z C ∫ C F • dr . F • dr , si F(x, y,z) = (2xy − 3x2z, x2 + z7 ,7z6 y − x3 + 9z2 ) y la curva Sean el campo vectorial dado por 2 ∫ 104. Calcule a. Pruebe que F es conservativo. b. Calcule el flujo a lo largo de la curva C que une los puntos A(0, 2π , 0) y B( 2π , 0, 4π ) . 4x2 + y2 + z2 = 4 C: y+z =2 2 F(x, y) = (2x y + 6xy + 1, x (x + 3)) y el campo escalar dado por 2 ϕ(x, y) = ex y . a. Pruebe que F no es conservativo y G = ϕ.F si lo es. b. Encuentre la familia de funciones potenciales de G. 99. ∫ donde C1 y C2 son las mitades superior e inferior respectivamente de la circunferencia x2+y2=1 de (1,0) a (-1,0). ¿Cómo se explica que la integral dependa del camino en vista del resultado de (a)? F1(x, y, z) = yexy cos(z) + y2z2 + cos(x)cos(y) 98. F • dr y C1 Conteste a los siguientes requerimientos: a. ¿Para qué valores de a y b resulta conservativo el campo vectorial dado por la expresión F(x, y, z) = (axsen(πy), x2 cos(πy) + bye−z , y2e−z ) ? b. ¿Para los valores de a y b encontrados calcule el flujo de F a lo largo de la curva parametrizada por r(t) = (cos(t),sen(2t), sen2 (t)) 0 ≤ t ≤ π . 100. Sea el campo vectorial conservativo F(x, y, z) = (F1(x, y, z),F2 (x, y, z),F3(x, y, z)) desde el punto (0,2,0) al punto ( 1 2 ,1,1) . 105. Sea I= ∫ zdy . C a. Calcule I, siendo C el arco contenido en el primer octante dado por la intersección de las superficies x2 + y2 + z2 = R 2 x2 + y2 = Ry con R > 0 , desde el punto (0,0,R) al punto (0,R,0) b. Pruebe que el campo rotacional del campo anterior es conservativo y encuentre un potencial escalar 106. Sean donde F1(x, y, z) = sen(yz) + yz cos(xz) + yz cos(xy) , F1(x, y, z) = 8xsen(y) + 5yz F2 (x, y,z) = 4x2 cos(y) + 5xz + 2zsen(yz) F3(x, y,z) = 5xy + 2ysen(yz) F2 (x, y, z) = xz cos(yz) + sen(xz) + xz cos(xy) , F3(x, y, z) = xy cos(yz) + xy cos(xz) + sen(xy) . a. Pruebe que F = (F1,F2 ,F3 ) es conservativo. Calcule ∫ (0, π ,1) 4 b. Determine una función potencial para F. c. Calcule F • dr ∫ (1,0,1) 2 3z 3z 101. Si F(x, y, z) = (y ,2xy + e ,3ye ) , halle una función f tal que ∇f = F . −yi + xj x2 + y2 a. Pruebe que ∂P ∂Q = ∂y ∂x en todo el dominio. b. Calcule si r(t) = (t cos(2πt), tsen(2πt),2t) , 0 ≤ t ≤ 1 . 107. Considere el campo vectorial F(x, y, z) = (2x + ay + z, −3x + 2y + bz, x − y + 2z) . 102. Sea F(x, y) = F • dr C . a. Halle los valores que deben tomar los parámetros a y b en R, para que F sea conservativo en todo R 3 . b. Para los valores de a y b encontrados, determine la familia de funciones potenciales de F y calcule el trabajo mecánico realizado por el campo a lo 9 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 largo de la curva dada por la ecuación vectorial r(t) = (t2 , t3 , t 4 ) , 0 ≤ t ≤ 1 . 108. Calcule el trabajo realizado por el campo vectorial F(x, y, z) = (exz (xyz2 + yz), xzexz , exz (x2yz + xy)) , para mover una partícula a. A lo largo de la curva de intersección de las superficies de ecuaciones z = 2 − x2 − y2 z =1 b. A lo largo de una curva que une el origen de coordenadas con el punto (1,1,1). 109. Considerando las condiciones del teorema de Green, demuestre que ∫ ∂Q ∂Q ∂P ∂P −P −Q dy = 2 Q dx + P ∂x ∂x ∂y ∂y C ∫∫ ∫ x2 y2 + = 1 ; y = 2. 4 16 (la región por “encima” de esta recta). 117. Determine el área de la región limitada por la hipocicloide que tiene la ecuación vectorial r(t) = cos3(t) i + sen3(t) j , 0 ≤ t ≤ 2π 118. Use el Teorema de Green para calcular el área de la región del plano xy que satisface las desigualdades y ≥ x2 , x ≥ y2 , 8xy ≥ 1 . 119. Use el Teorema de Green para calcular el área de la región D definida como { ∂2 Q ∂2P −Q P dxdy ∂ x ∂ y ∂ x∂y } D = (x, y) ∈ R2 : x ≥ y2 − 1, x2 + 4y2 ≤ 4 . D 120. La 110. Calcule usando el teorema de Green 2 116. Use el teorema de Green para calcular el área de la región acotada por las curvas cuyas ecuaciones son curva xy dx + x ydy , (epicicloide) C1 paramétricas 2 dadas por tiene ecuaciones x = 5 cos(t) − cos(5t) , y = 5sen(t) − sen(5t) para 0 ≤ t ≤ 2π y la curva C2 C 2 2 siendo C la elipse de ecuación 4x + 9y = 36 . (circunferencia) tiene ecuación cartesiana x2 + y2 = 16 . Use el teorema de Green para calcular 111. Mediante el teorema de Green calcule ∫ el área de la región limitada por C1 y C2 como se (x + y)dx − (x − y)dy , indica en la figura. C siendo C la curva que sirve de contorno a la región { } R = (x, y) ∈ R 2 : x2 − 1 ≤ y ≤ 3;x ≥ 0 . 112. En cada caso, use el teorema de Green para calcular la integral de línea indicada: a. ∫ (x2ydx + y3dy) , donde C es la curva cerrada C formada por y = x, y3 = x2 de (0,0) a (1,1). b. ∫ C (2x3 − y3 )dx + (x3 + y3 )dy , donde C es la 2 circunferencia x + y = 1 . 2 y (1 + tg(x))dx + (x + e )dy , a. La elipse C donde C es la frontera positivamente orientada de la región limitada por las curvas y= x , x =1 , y =0. 114. Verifique el teorema de Green para el campo vectorial F(x, y) = (x + y,2x − y) en la región comprendida entre la circunferencia x2 + y2 = 9 y el cuadrado x + y = 1 . (xy + x + y)dx + (xy + x − y)dy x2 2 a + y2 b2 =1. b. La circunferencia x2 + y2 = ax . 122. Si los vértices de un polígono, en sentido contrario al giro de las agujas del reloj, son (x1, y1 ), (x2 , y2 ), ...,(xn , yn ) , n ≥ 3 demuestre que el área del polígono viene dada por A= 1 [(x y 1 2 2 − x2y1 ) + (x2y3 − x3y2 ) + ... + (xn−1yn − xnyn−1 ) + (xny1 − x1yn )] 115. Verifique el teorema de Green en la región { α aplicando el teorema de Green, donde α es: 113. Utilice el teorema de Green para evaluar ∫ 121. Calcule la integral ∫ 2 } D = (x, y) ∈ R2 / a2 ≤ x2 + y2 ≤ 1 , donde a es un número real tal que 0 < a < 1 , y el campo vectorial F está definido por y x F(x, y) = 2 , 2 . 2 2 x + y x + y 123. Si los vértices de un polígono, en sentido contrario al giro de las agujas del reloj, son (x1, x1 ),(x2 ,2x2 ),...,(xn−1,(n − 1)xn−1 ), (0,0), n ≥ 3 demuestre que el área A del polígono viene dada por n −2 A= 1 2 ∑ i=1 xixi+1 . 10 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 124. Sean R = R(x, y), S = S(x, y) . Bajo las condiciones del Teorema de Green: a. Demuestre que ∫ RSdx + RSdy = C (−1,1) a (1,1), seguida de la parábola y = 2 − x2 ∫∫ R(Sx − Sy ) + S(R x − R y ) dxdy , D si C es la frontera de D. b. ¿Qué valor tiene la integral doble del apartado anterior si C es la circunferencia x2 + y2 = 4 , R(x, y) = y , S(x, y) = 1 ∀(x, y) ∈ C ? 125. Sea D una región limitada por una trayectoria cerrada simple C, del plano xy. Use el teorema de Green para probar que las coordenadas del centroide (x, y) de D son x= 1 2A ∫ 2 x dy , y = C 1 − 2A ∫ Ix = ∫ y dx , Iy = C ∫ 3 x dy . C 127. Sea D una región para la cual se cumple el teorema de Green. Suponga que f es armónica, esto es, ∂2f 2 ∂x + ∂2f 2 ∂y ∫ F • nds , C donde F(x, y) = (yx, y) y C es la curva dada por x = cos(t) , y = sen(t) , 0 ≤ t ≤ π 2 . 133. Verifique el teorema del rotor de Stokes en el plano si F(x, y) = (2y,5x) y R es la región limitada por la circunferencia x2 + y2 = 1 . 134. Verifique el teorema de la divergencia de Gauss en el plano si F(x, y) = (2y,5x) y R es la región limitada ocupa una región del plano xy limitada por una trayectoria cerrada simple C. Demuestre que sus momentos de inercia alrededor de los ejes son ρ 3 132. Calcule y dx , C 126. Una lámina plana con densidad constante ρ(x, y) = ρ 3 desde (1,1) a (−1,1) . 2 donde A es el área de D. ρ −3 donde C viene dada por la parábola y = x2 desde =0 por la circunferencia x2 + y2 = 1 . 135. Si y x F(x, y) = − 2 , 2 , 2 2 x +y x +y demuestre que ∫ F • dr = 2π C para toda curva cerrada simple que encierre (0,0). 136. Si región definida por las desigualdades x2 + 4y2 ≤ 16 , 2x3 + 2y2x − 2y 2y3 + 2x2y + 2x F(x, y) = , , x2 + y2 x2 + y2 representa el campo de velocidades de un fluido, calcule la circulación del mismo a lo largo del contorno de la región definida por y ≥ x2 − 2 , y ≤ 2 x2 + y2 ≥ 4x − 3 . recorrido en sentido antihorario. en D. Demuestre que ∂f ∂f dx − dy = 0 . ∂x C ∂y ∫ 128. Verifique el Teorema de Green para el campo F(x, y) = (4x − 3y,9x + 4y) , si C es el contorno de la 129. Determine el trabajo realizado por una partícula que se mueve en el plano xy a lo largo de una recta que no pasa por el origen desde un punto A(a,b) al punto B(c,d), debido a la fuerza x y F(x, y) = − 2 ,− 2 . 2 2 x + y x + y 130. Sea C una curva suave, cerrada, simple y positivamente orientada que limita una región de área A. Demuestre que si a1 , a2 , a3 , b1 , b2 y b3 son constantes, entonces ∫ (a1x + a2 y + a3 )dx + (b1x + b2 y + b3 )dy = (b1 − a2 )A . C 131. Dado el campo F(x, y) = (2xy − 8y + x3 cos(x),2x2 + ysen(y2 )) , calcule ∫ F • dr , C RESPUESTAS [1] a. yexy − xexy + yeyz b.3 c. 3x2 − x2 cos(xy) d. y cos(xy) + x2sen(x2 y) [2] a.0 b. (10y − 8z, 6z − 10x, 8x − 6y) c. −sen(x)k d.xk [6] a. rotacional f. No tiene sentido. El rotacional se aplica a un campo vectorial. b. divergencia F. Si tiene sentido. Resultado. Campo escalar. c. gradiente F. No tiene sentido. El gradiente se aplica a un campo escalar. d. div(grad f). Si tiene sentido. Resultado. Campo escalar. e. rotacional(rot F). Si tiene sentido. Resultado. Campo vectorial. f. (grad f) × (div F) . No tiene sentido. El producto cruz se aplica entre campos vectoriales. g. gradiente f. Si tiene sentido. Resultado. Campo vectorial. h. rotacional(grad f). Si tiene sentido. Resultado. Campo vectorial. i. grad(div F). Si tiene sentido. Resultado. Campo vectorial. j. grad(div f). No tiene sentido. La divergencia se aplica a un campo vectorial. 11 José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 k. div(div F). No tiene sentido. La divergencia se aplica a un campo vectorial. l. div(rotacional(grad f)). Si tiene sentido. Resultado. Campo escalar. [7] b.3 [8] b.es irrotacional y solenoidal [9] b.solenoidales [10] 2 [11] r.f '(r) + 3f(r) 17 −1 [12] a. 17 12 b. [15] 2 2 [61] y = 3 x − 1 , 0 ≤ x ≤ 1 8 [62] 4(1 + 2π) [64] 4 [65] −π [66] π 2 49 24 c.0 d. 34(16e3 − 1) e. 2 + 1 e 9 77 h.2 i. arcsen(2Rπh) 56 3 f.320 g. [60] y = (1 − x)(1 x + 1) , 0 ≤ x ≤ 1 π 2 [68] [69] [70] [71] 0 45 b.Calcula longitud de la curva C. c.0 d.no 23 e. 2 f. 77 a. 464 d. 28 + 9 ln(3) b.0 c. 17 5 3 5 6 [72] 0 [73] 32π + 1 [16] 8 [17] 3a [18] 5 + 12 ln(2 + 5) b. 8 + 2π [74] a.0 [75] 2πR2k [19] 4π [20] 8 [21] 3150000 u.m. [76] a2 ( [22] 2π + [78] −3π 8 3 [77] a.3 π3 [23] 12π [24] 144 [25] 4 [26] b.24 + 61 ) c. 2π [84] − 2π 1 3 2 + ln(2) 3 [85] a. − e3π − 34 ) [29] 4π , 104 π b. • I calcula el trabajo mecánico efectuado por una partícula que se desplaza por la trayectoria C desde el punto A hasta el punto B inducido por el campo de fuerza F • I calcula el flujo de una partícula a lo largo de la trayectoria C desde el punto A hasta el punto B inducido por el campo de velocidades de un fluido F 9 2π 3 5 13 +13 2 [31] m = 1 120 x= 2(9 + 4 13) 5 13 +13 y= 2(8 + 7 13) 3(5 13 +13) (161 161 −121 121) r (π 4 2 [33] x = y = [34] π 4 2 [83] 3 ln(2) − 17 6 32 3 [28] a. 2(eπ − 1) b. 2(eπ + [32] − πR 4 4 [80] [27] 33π [30] 1 2 2 3(1 − e − t0 + 1) [86] a. f(x, y) = 3x2 + 5xy + 2y2 + K ) b. f(x, y) = x2 cos(y) − ysen(x) + K [35] b. kπ2 (2 + 4π2 ) c. f(x, y) = x2 y + x ln(x) + K [36] b. 4πr(r2 + 1 − r2 ) + 2r2 1 − r2 + 1 − r2 [37] x = y = [38] x = 1 y = rx = 2 3 [88] a. ϕ(x, y) = 3x2y2 − y3x c. 6L (4 + π)2 29 5 16 15 z= ry = 4 Ix = 2 3 2 15 rz = 2 3 232 45 Iy = 64 15 Iz = 56 9 7 [89] n = 1 [90] a. f(x, y, z) = 4x2sen(y) + 5xyz − 2 cos(yz) c.-2 [92] b. f(x, y, z) = ez x2y + z3 3 [39] 2 2π2 , (0, − 1π , 43π ), 2 2π2 [93] a. f(x, y) = 3x + x y − y 4−π [41] 0, 2(π − 2) [94] b. f(x, y, z) = xy2z3 12 1728 8 [42] a. , 0, b. 5 35 5 [45] (0, π +2 ) 8 ,2 256 15 [47] 8K; − b. Calcula la masa de un alambre 3 2 sen(t), 3 + 2 2 2y [98] b. f(x, y) = (x + 3)ex [100] 2 − b. +C 2 [101] f(x, y, z) = xy2 + ye3z πa3 4 1 (10 ln(2) + 3 [59] W = 2 2 [99] a. b = −2 , a = 2 π b. 0 [103] -15 [56] − 13 [57] t2 2 b. f(x, y, z) = arctg(xyz) + x2 − zy [97] b. 1 e 6 35 b. e3π + 1 [95] a. x = 2 , y = t , z = 1 − b. r(t) = (3 cos(t), − [52] -2 [53] 0 [55] a. c. (e + 13 ) Trabajo igual a cero 91 [49] a. 8 [51] 3 [96] a. f(x, y, z) = exy + cos(xz) K 1 [48] z = 2 11 8 2 c. −arctg( 2) − 2 + [44] 58π r2 2 7) c 3c . 2 2 [104] 18 − 2 4 [105] a. 2R 2 b. f(x, y, z) = −x 3 3 2 sen(t)), 0 ≤ t ≤ 2π José Luis Quintero / Cálculo Vectorial (0254) / Noviembre 2015 [106] b. f(x, y, z) = xsen(yz) + ysen(xz) + zsen(xy) c. 0 [107] a. a = −3 , b = −1 b. 0 [108] a. 0 b. e [110] 0 [111] − 32 3 1 b. [112] a. − 44 [113] 3π 2 4 5 [114] (9π − 2) [115] 0 [116] 8π 3 [117] 3 8 [118] 7 − 3ln(2) 24 −2 3 π [119] π + 4 3 [120] 14π 3 [121] a.0 b. − a8 π [124] b. −4π [128] 84π [129] 1 a2 + b2 ln 2 c2 + d2 [131] 64 3 [132] π 4 + [133] 3π [134] 0 [136] 4π 1 3 12
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