Puedes plantear la parametrización de la superficie:
x = u,
y = v,
z = √(R2-u2-v2),
con el recinto paramétrico (R): u2+v2≤R2.
Luego, tienes la función vectorial de posición para los puntos de la superficie semesférica:
r(u,v) = < u , v , √(R2-u2-v2) >;
luego, planteas sus derivadas parciales primeras, y quedan:
ru = < 1 , 0 , -u/√(R2-u2-v2) >,
rv = < 0 , 1 , -v/√(R2-u2-v2) >.
Luego, planteas el producto vectorial entre las dos derivadas parciales, y queda:
ru x rv = < u/√(R2-u2-v2) , v/√(R2-u2-v2) , 1 >;
luego, su módulo queda:
|ru x rv| = √( u2/(R2-u2-v2) + v2/(R2-u2-v2) + 1 ) = √( (u2+v2+R2-u2-v2)/(R2-u2-v2) ) =
= √( R2/(R2-u2-v2) ) = R/√(R2-u2-v2) = (1).
Luego, tienes la función de densidad de masa, cuya expresión es:
m(x,y,z) = x2+y2, sustituyes las expresiones de x e y en función de los parámetros, y queda:
m(u,v) = u2+v2 (2).
Luego, puedes plantear para la masa de la superficie semiesférica:
MS = ∫∫S m(x,y,z)*dS = desarrollas la integral de superficie, y queda:
= ∫∫R m(u,v)*|ru x rv|*du*dv = sustituyes las expresiones señaladas (1) (2), y queda:
= ∫∫R (u2+v2)*( R/√(R2-u2-v2) )*du*dv = y puedes continuar la tarea,
y observa que debes plantear el cambio a coordenadas polares (ten precaución, porque la resolución es extensa):
u = r*cosθ,
v = r*senθ,
con 0≤r≤R, 0≤θ≤2π,
y con el factor de compensación (jacobiano): |J| = r.
Haz el intento de concluir la tarea, y si te resulta necesario no dudes en volver a consultar.
Espero haberte ayudado.