Te respondí la primera parte en otro foro (gracias por tu Mejor Respuesta); de todas maneras lo repetiré aquí, junto con los otros dos.
Primer problema: Puedes escribirlo de esta forma:
y=√(x+2);
y=√(6-x); girando alrededor de eje x:
La primera es una parábola horizontal que abre a la derecha (x positiva), definida para todo x>=2; y que tiene su 0 (o corte al eje x en x=(-2).
La segunda, también parábola horizontal pero que abre a la izquierda (x negativa), definida para todo x<=6, y que tiene su 0 en x=6.
El cruce de ambas funciones se hace en x=2, porque:
√(x+2) = √(6-x);
x+2 = 6-x;
2x=4;
x=2
Lo que nos genera los dos intervalos de las funciones a girar:
[-2; 2] para √(x+2);
[2; 6] para √(6-x)
Razonemos ahora la fórmula del cálculo del sólido de revolución:
Si tomamos una "feta" vertical muy fina (diferencial) de este sólido, esta es un cilindro, y el volumen de un cilindro se calcula como:
V=π*r^2*h; pero aquí tenemos:
dV=Volumen diferencial;
r=y;
h=dx (el espesor de la feta diferencial): reemplazo:
dV=π*y^2*dx; y si integro ambos lados, me quedará el volumen entre ambos extremos de la integral:
∫ (de -2 a 2) π [√(x+2)]^2 dx + ∫ (de 2 a 6) π [√(6-x)]^2 * dx; o:
∫ (de -2 a 2) π*(x+2) dx + ∫ (de 2 a 6) π*(6-x) * dx;
Integro: Para la izquierda: Indefinida: π [ (1/2)x^2 + 2x]:
Para x=2: π* (2+4)
Para x=(-2): π* (2 - 4); resto: 8π;
Para la derecha: Indefinida: π [6x - (1/2)x^2];
Para x=6: π* (36-18); 18π
Para x=2: π* (12-2): 10π; resto: 8π
Sumo ambos volúmenes: (8+8)π;
16π Unidades^3; que es tu primera respuesta.
Segundo problema: calcula el volumen de la región acotada por las curvas x=y²-2 y x=6-y² al girarla alrededor de la recta y=2
Igual que el primer problema, se intersectan en (2; 2) y se generan los dos intervalos:
[-2; 2) para x=y^2-2; y (2; 6] para x=6-y^2.
Conviene utilizar método de los Cilindros diferenciales (o casquillos o “de la cebolla”).
Razonémoslo así, a partir del volumen de un cilindro hueco (con un R: radio exterioir y r: radio interior):
V= π R^2 h – πr^2h; Factorizando: V= πh (R^2 – r^2);
Si factorizamos la diferencia de cuadrados: V=πh (R-r) (R+r).
Y nuestro cilindro hueco, al tener un espesor de pared “diferencial” será:
dV = πh (R-r) (R+r).
Pero vemos que:
h=f(y);
(R-r)=dy;
Además: el “Radio promedio” puede ser escrito como: (R+r)/2; que correspondería al valor de y, pero en este caso, al girar sobre y=2 en vez de y=0, este Radio promedio equivale a: (y-2); (se resta porque está el eje a la derecha de la función a girar); en definitiva podemos escribir: (y-2) = (R+r)/2; o: 2(y-2) = R+r.
Reemplazamos en la fórmula de nuestro Volumen diferencial:
dV = π*f(y)* 2(y-2)*dy; o: dV = 2π* (y-2)f(y)*dy;
Para obtener el Volumen de revolución, sólo debemos integrar nuestras dos funciones entre los correspondientes límites (tener en cuenta que los límites son respecto a y, no a x):
V = 2 π * [ ∫ (de 0 a 2) (y-2)(y^2 -2) dy + ∫ (de 2 a 0) (y-2)(6-y^2)*dy ]; o:
V = 2 π * [ ∫ (de 0 a 2) (y^3-2y^2-2y+4)*dy + ∫ (de 2 a 0) (-y^3+2y^2+6y-12)*dy ];
Integro: (no olvidando multiplicar todo por 2 π, que es constante):
Para la primera integral (de 0 a 2): (1/4)y^4 – (2/3)y^3 – y^2 + 4 y;
Para y=2: 8/3; Para y=0: 0; resto: 8/3; y queda para la primera integral:
(16/3) π
Para la segunda integral (de 2 a 0): (-1/4)y^4 + (2/3)y^3 +3y^2-12y;
Para y=2: (-32/3); Paray=0: resto: 0 – (-32/3) = 32/3: que multiplicado a 2 π:
(64/3) π;
Sumamos ambos volúmenes y queda: [(16/3) + (64/3)] π =
(80/3) π unidades^3, que es tu segunda respuesta.
Tercer problema. Obtén el volumen del sólido generado al girar alrededor del eje Y y la región limitada por la gráfica de y=3x-x³, el eje X y la recta x=1
Por casquillos podemos obtener el volumen del sólido entre x=1 al máximo valor de f(x) que lo tendremos en x=3/2.
Este máximo sale de: y=3x – x^2;
y’ = 3 -2x; igualo a 0: 2x=3; x=2/3; que al ser una parábola invertida (coeficiente de x^2 negativo), el vértice es un máximo. Queda en: [ (2/3) ; (9/4) ].
Sabiendo ya la deducción de la fórmula (según el ejercicio anterior), la aplicamos:
V (de 1 a 3/2) = 2 π * ∫ (de 1 a 3/2) x*(3x-x^2)* dx;
V (de 1 a 3/2) = 2 π * ∫ (de 1 a 3/2) (-x^3 + 3x^2)dx; integro:
2 π * [ (-1/4)x^4 – x^3];
Para x=3/2: (-81/64) – (27/8); (-297/64)
Para x=1: (-5/4); resto: 217/64;
A esto lo debemos multiplicar por 2 π, quedando:
Tu tercera respuesta: (217/32)π unidades^3; aproximadamente 21.3 u^3.