2)
Observa que el sólido (B) está limitado "por arriba" por un plano paralelo al plano OXY que corta al eje OZ en el punto H(0,0,4), y que "por debajo" está limitado por el plano OXY, que corta al eje OZ en el punto A(0,0,0).
Observa que el eje OZ es un eje de simetría del sólido, y que tiene dos paredes cilíndricas circulares con eje OZ, cuyos radios son: a = √(2) y b = 2.
Observa que el eje OZ es un eje de simetría del sólido, por lo que puedes plantear el cambio a coordenadas cilíndricas con eje OZ:
x = r*cosθ,
y = r*senθ,
z = z,
con el factor de compensación (jacobiano): |J| = r.
Luego, observa que las ecuaciones de las superficies limitantes quedan:
z = 4 (plano "superior"),
z = 0 (plano "inferior");
r = √(2) (pared cilíndrica "interior"),
r = 2 (pared cilíndrica "exterior").
Luego, puedes plantear los intervalos de integración:
0 ≤ z ≤ 4 (z limitado por por los planos "inferior" y "superior"),
√(2) ≤ r ≤ 2 (r limitado por los cilindors "interior" y "exterior"),
0 ≤ θ ≤ 2π (el sólido está distribuido en todo el alrededor del eje de simetría).
Luego, la integral triple queda:
I =
= ∫∫∫B cos(x2+y2+z)*dx*dy*dz =
pasas a las coordenadas cilíndricas:
= ∫∫∫B cos(r2+z)*r*dz*dr*dθ =
introduces los límites de integración:
= 0∫2π√(2)∫20∫4 cos(r2+z)*r*dz*dr*dθ =
integras para la variable z, y queda (indicamos con corchetes que debes evaluar con Regla de Barrow):
= 0∫2π√(2)∫2 r*[ sen(r2+z) ]*dr*dθ =
evalúas para la variable z, y queda:
= 0∫2π√(2)∫2 r*( sen (r2+4) - sen(r2) )*dr*dθ =
integras para la variable r (observa que debes aplicar el Método de Sustitución (o de Cambio de Variable) en ambos términos), y queda (indicamos con corchetes que debes evaluar con Regla de Barrow):
= 0∫2π [ -(1/2)*cos(r2+4) + (1/2)*cos(r2) ]*dθ =
evalúas para la variable r, y queda:
= 0∫2π ( ( -(1/2)*cos(8) + (1/2)*cos(4) ) - ( -(1/2)*cos(6) + (1/2)*cos(2) ) )*dθ =
resuelves los signos, ordenas términos y extraes factor común en el agrupamiento, y queda:
= 0∫2π (1/2)*( cos(4) - cos(8) + cos(6) - cos(2) )*dθ =
extraes los factores constantes, integras para la variable θ, y queda (indicamos con corchetes que debes evaluar con Regla de Barrow):
= (1/2)*( cos(4) - cos(8) + cos(6) - cos(2) )*[ θ ] =
evalúas para la variable θ, y queda:
= (1/2)*( cos(4) - cos(8) + cos(6) - cos(2) )*( 2π - 0) =
cancelas el término nulo en el último agrupamiento, simplificas, ordenas factores, y queda
= π*( cos(4) - cos(8) + cos(6) - cos(2) ).
Espero haberte ayudado.