Buenas noches, espero que estén bien. He empezado el tema de integrales dobles y no se muy bien como empezar el siguiente ejercicio que les adjunto. Me piden que calcule la integral.
Muchas gracias :)
Tienes la integral doble en coordenadas cartesianas:
I = ∫∫A arcsen(x2+y2)*dx*dy.
Luego, plantea el cambio a coordenadas polares:
x = r*cosθ,
y = r*senθ,
con el factor de compensación (Jacobiano): |J| = r,
con los intervalos de integración que tienes en tu enunciado.
Luego, sustituyes (observa que el argumento del arco seno queda: x2+y2 = r2), y la integral queda:
I = ∫∫A arcsen(r2)*r*dr*dθ.
Luego, puedes plantear la sustitución (cambio de variable:
r2 = w, de donde tienes: r = √(w), también tienes: 2r*dr = dw, también tienes: r*dr = (1/2)*dw,
y observa que el intervalo de integración queda: 0 ≤ w ≤ senθ.
Luego, sustituyes, extraes el factor constante, y la integral queda:
I = (1/2)*∫∫A arcsen(w)*dw*dθ,
que es una integral que puedes resolver con el Método de Integración por Partes (revisa tus apuntes de clase) para la variable w, lo haces, y la integral queda (indicamos con corchetes que debes evaluar con Regla de Barrow):
I = 0∫π/2 [ w*arcsenw + √(1-w2) ]*dθ,
evalúas para la variable w (recuerda que su intervalo de integración es: 0 ≤ w ≤ senθ), y queda:
I = 0∫π/2 ( (θ*senθ + cosθ) - (0 - 1) )*dθ = 0∫π/2 (θ*senθ + cosθ + 1)*dθ,
y puedes continuar la tarea (observa que debes integrar término a término, y que en el primer término puedes aplicar el Método de Integración por Partes, que en los dos últimos términos puedes integrar en forma directa.
Espero haberte ayudado.