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Ejercicios Áreas Polares

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EJERCICIOS ÁREAS ENTRE COORDENADAS POLARES

3. Obtener el área del rizo interior de la curva r =1+ 2cos θ .

a) Hallar ángulo y punto de intersección igualando r =1+ 2cos θ a 0.

Ángulo: Punto de intersección:


1+2 cos θ=0 r 1=1+2 cos ( 23π )
cos θ=
−1
r =1+2
2 1
−1
2 ( )
θ=cos−1
1
()
r =0
2 1

θ1=
3

θ2=
3

Puntos de intersección con ejes:

π 3π
θ= ,
2 2
→r 2=1+ 2cos
π
2
=1 ()
θ=0 , 2 π →r 3 =1+2 cos ( 2 π )=3

b) Graficar el área de la región encerrada (R)

Gráfica Desmos: https://www.desmos.com/calculator/o8nc3eoqct?lang=es

r 1=0 R


θ2 =
3
c) Hallar el área R usando:
β
1
A= ∫ [ f (θ ) ] dθ
2


3
1

2
R= [ 1+ 2cos θ ] dθ
2 2π
3

3
1
R= ∫
2 2π
( 1+4 cos θ2 +4 cos θ ) dθ
3

( ( )
3

R=
1

2 2π
1+ 4
1+cos 2 θ
2 )
+ 4 cos θ dθ
3

3
1
R= ∫ ( 3+2 cos 2θ +4 cos θ ) dθ
2 2π
3

( )[ ]

1 2sin 2 θ 3
R= 3 θ+ + 4 sin θ
2 2 2π
3

R=( ) [ 3 θ+ sin 2θ+ 4 sin θ ]
1 3

2 3

[2 43π )+ sin 2( 43π )+ 4 sin ( 43π )−( 3( 23π )+ sin2( 23π )+4 sin ( 23π ))]
R=( ) 3 (
1

2 [ 2 ]
R=( ) 4 π + √ + ( 4 ) ( √ )−( 2 π − √ + ( 4 ) ( √ ))
1 3 − 3 3 3
2 2 2

R=( ) [ 2 π−3 √ 3 ]
1
2
3 √3
R=π −
2

Comprobación Symbolab:
https://es.symbolab.com/solver/step-by-step/%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D
%5Cint_%7B%5Cfrac%7B2%5Cpi%7D%7B3%7D%7D%5E%7B%5Cfrac
%7B4%5Cpi%20%7D%7B3%7D%7D%5Cleft(1%2B2%5Ccos
%5Cleft(%5Ctheta%5Cright)%5Cright)%20%5E%7B2%7Dd%5Ctheta?
or=input

3 √3 2
Respuesta: El área de la región R es π− ≈ 0.543 u .
2
4. Obtener el área de la región que es exterior a la curva r =1 e interior a la curva
r =2sin 2 θ.

a) Hallar ángulo y punto de intersección igualando r =1 y r =2sin 2 θ .

Ángulo: Punto de intersección:


1=2 sin 2 θ r=2 sin 2 ( 12π )
1
sin 2 θ= r =( 2 )
2
1
2 ()
2 θ=sin
−1
( 12 ) r=12 θ= π6 , 56π
π 5π
θ1= θ 2=
12 12

b) Graficar el área de la región encerrada (R)

Gráfica Desmos: https://www.desmos.com/calculator/eil3fhyuuk?lang=es

R/4

R/4

r =1

R/4 R/4
r =2sin 2 θ

A1 r =1

A2

c) Hallar el área R=4 (A 1− A 2) usando:


β
1
A= [
∫ ( f ) 2−( g(θ ) )2 dθ
2 α (θ) ]
R=4 (A ¿ ¿ 1− A 2) ¿

[ ]

12
1
R=4 ∫
2 π
[ ( 2 sin 2θ )2−( 1 )2 ] dθ
12

[ ]

12
R=2 ∫ [ 4 ( sin 2 θ )2−1 ] dθ
π
12

[ [( ]

]
12
R=2 ∫
π
4
1−cos 4 θ
2 )
−1 dθ
12

[ ]

12
R=2 ∫ [ 1−2cos 4 θ ] dθ
π
12

[ ]

2 sin 4 θ 12
R=2 θ−
4 π
12

R=2 [( 5π
12
− )
sin 4

2
( 512π ) −
(( π
12
− )
sin 4

2
( 12π )
)]
R=2 [
5 π √ 3 π √3
+ − +
12 4 12 4 ]

R= + √3
3
Comprobación Symbolab:
https://es.symbolab.com/solver/step-by-step/%5Cleft(4%5Cright)%5Cfrac
%7B1%7D%7B2%7D%5Cint_%7B%5Cfrac%7B%5Cpi%20%20%7D
%7B12%7D%7D%5E%7B%5Cfrac%7B5%5Cpi%7D%7B12%7D%7D
%5Cleft(%5Cleft(2sin%5Cleft(2%5Ctheta%5Cright)%5Cright)%5E
%7B2%7D-1%5Cright)d%5Ctheta?or=input


+ √3 ≈ 3.82 u .
2
Respuesta: El área de la región R es
3

53-56. Trace una gráfica de la ecuación rectangular. [Sugerencia: primero convierta la


ecuación a coordenadas polares]
2
55. ( x 2 + y 2 ) =x 2− y 2

a) Convertir a coordenadas polares con:

2 2 2
x=r cos θ y =r sin θ r =x + y

2
( x 2 + y 2 ) =x 2− y 2
2
( r 2 ) =(r cos θ)2−( r sin θ )2
4 2 2 2 2
r =r (cos θ) −r ( sin θ )
r =r [(cos θ) −( sin θ ) ]
4 2 2 2

r =( 1−( sin θ ) ) −( sin θ )


2 2 2

2 2
r =1−2 ( sinθ )
r =√1−2 ( sin θ )
2

Gráfica Desmos: https://www.desmos.com/calculator/lhqrb0guvl?lang=es

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