Pregunta

Encuentre el volumen del sólido resultante de revólver la región limitada por las curvas \( y=x^{2} \) y \( y=4 \) a través del eje X entre \( x= -2 \) y \( x= 2 \).

Ask by Weber Ford. in Colombia
Feb 03,2025

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El volumen del sólido es \( \frac{512\pi}{15} \) unidades cúbicas.

Solución

Para encontrar el volumen del sólido resultante de revolverse la región limitada por las curvas \( y=x^{2} \) y \( y=4 \) a través del eje X entre \( x=-2 \) y \( x=2 \), podemos utilizar la fórmula del volumen de un sólido de revolución. La fórmula para el volumen de un sólido de revolución es: \[ V = \pi \int_{a}^{b} [f(x)]^2 dx \] Donde: - \( V \) es el volumen del sólido. - \( \pi \) es la constante pi. - \( f(x) \) es la función que define la curva de revolución. - \( a \) y \( b \) son los límites de integración. En este caso, la función que define la curva de revolución es \( f(x) = 4 - x^2 \), ya que la curva \( y = 4 \) es la que se encuentra arriba y la curva \( y = x^2 \) es la que se encuentra abajo. Los límites de integración son \( x = -2 \) y \( x = 2 \). Sustituyendo estos valores en la fórmula, obtenemos: \[ V = \pi \int_{-2}^{2} (4 - x^2)^2 dx \] Ahora, podemos calcular el volumen del sólido. Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using formulas and rules: \(\pi \times \int_{-2}^{2} \left(4-x^{2}\right)^{2} dx\) - step1: Evaluate the integral: \(\pi \times \frac{512}{15}\) - step2: Multiply: \(\frac{\pi \times 512}{15}\) - step3: Multiply: \(\frac{512\pi }{15}\) El volumen del sólido resultante de revolverse la región limitada por las curvas \( y=x^{2} \) y \( y=4 \) a través del eje X entre \( x=-2 \) y \( x=2 \) es \( \frac{512\pi}{15} \) unidades cúbicas.

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Bonus Knowledge

Para encontrar el volumen del sólido resultante al revolver la región limitada por las curvas \( y=x^{2} \) y \( y=4 \) alrededor del eje X, utilizamos el método de discos. La fórmula para el volumen de revolución es: \[ V = \pi \int_{a}^{b} (R^2 - r^2) \, dx \] Aquí, \( R \) es la función superior (\( y=4 \)) y \( r \) es la función inferior (\( y=x^2 \)), así que el volumen se calcula de la siguiente manera: \[ V = \pi \int_{-2}^{2} (4^2 - (x^2)^2) \, dx = \pi \int_{-2}^{2} (16 - x^4) \, dx \] Calculamos la integral: \[ V = \pi \left[ 16x - \frac{x^5}{5} \right]_{-2}^{2} \] Evaluamos en los límites: 1. Para \( x = 2 \): \[ 16(2) - \frac{(2)^5}{5} = 32 - \frac{32}{5} = 32 - 6.4 = 25.6 \] 2. Para \( x = -2 \): \[ 16(-2) - \frac{(-2)^5}{5} = -32 + \frac{32}{5} = -32 + 6.4 = -25.6 \] Restando los dos resultados: \[ 25.6 - (-25.6) = 25.6 + 25.6 = 51.2 \] Por lo tanto, el volumen es: \[ V = \pi (51.2) = 51.2\pi \] El volumen del sólido resultante es \( 51.2\pi \) unidades cúbicas.

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