Bienvenidos a nuestra sección dedicada al cálculo de volúmenes de funciones mediante el uso del cálculo integral. Este es un tema de gran importancia en las matemáticas y la física, y su dominio es esencial para abordar una variedad de problemas relacionados con áreas y volúmenes en el espacio tridimensional. En esta guía, los acompañaremos paso a paso en el viaje de calcular volúmenes utilizando técnicas integrales.

El proceso de calcular el volumen de una función implica la división de un sólido tridimensional en elementos infinitesimales, y la suma de estos elementos utilizando integrales definidas para encontrar el volumen total. Esto nos permite comprender y cuantificar la extensión de objetos en el espacio tridimensional con precisión.

¡Comencemos a calcular integrales!

El volumen del cuerpo de revolución engendrado al girar la curva alrededor del eje y limitado por y , viene dado por:

 

 

1Hallar el volumen del tronco de cono engendrado por la rotación alrededor del área limitada por .

1Representamos gráficamente el problema

 

Volumen de una funcion 1

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Para resolver la integral, consideramos la sustitución y calculamos su derivada

 

 

4Empleamos la fórmula de integración

 

 

5Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

6Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

2Hallar el volumen engendrado por las superficies limitadas por la curva y las rectas ,  al girar en torno al eje OX

1Representamos gráficamente el problema

 

Volumen de una funcion 2

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Para resolver la integral, consideramos la identidad trigonométrica , por lo que la integral se expresa

 

 

4Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

5Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

3Calcular el volumen engendrado por una semionda de la sinusoide , al girar alrededor del eje .

1Representamos gráficamente el problema

 

Volumen de una funcion 3

 

Observamos que la sinusoide corresponde a la figura del ejercicio 2

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Para resolver la integral, consideramos la identidad trigonométrica , por lo que la integral se expresa

 

 

4Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

5Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

4Hallar el volumen del cuerpo revolución engendrado al girar alrededor del eje , la región determinada por la función , el eje de abscisas y las rectas .

1Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

2Desarrollamos el integrando

 

 

3Consideramos la identidad trigonométrica . Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

4Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

5Hallar el volumen engendrado por el círculo al girar alrededor del eje .

1Expresamos la ecuación del círculo en su forma ordinaria

 

 

2El centro de la circunferencia es y el radio . Los puntos de corte con el eje son:

 

 

3A partir de la cuación general del círculo obtenemos la función

 

 

Volumen de una funcion 4

 

4Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

5Desarrollamos el integrando

 

 

6Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

7Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

6Calcular el volumen engendrado al girar alrededor del eje el recinto limitado por las gráficas de .

1Para encontrar los puntos de intersección de la recta y la parábola, resolvemos el sistema

 

 

Igualamos y factorizamos para obtener

 

 

Las raíces son . Luego los puntos de intersección son:

 

Volumen de una funcion 5

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Desarrollamos el integrando

 

 

4Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

5Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

7Calcular el volumen del cuerpo engendrado al girar alrededor del eje el recinto limitado por las gráficas de

1Para encontrar los puntos de intersección de la recta y la parábola, resolvemos el sistema

 

 

Igualamos y factorizamos para obtener

 

 

Las raíces son . Luego los puntos de intersección son:

 

Volumen de una funcion 6

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Desarrollamos el integrando

 

 

4Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

5Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

8Calcular el volumen que engendra un triángulo de vértices al girar alrededor del eje .

1Representamos graficamente

 

Volumen de una funcion 7

 

Las ecuaciones de las rectas que pasan por y son

 

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen, observando que para el segmento de recta consideramos el intervalo y para el segmento de recta consideramos el intervalo

 

 

3Desarrollamos el integrando

 

 

4Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

5Evaluamos en los extremos de integración y obtenemos

 

 

Luego el volumen es

 

9Hallar el volumen de la figura engendrada al girar la elipse alrededor del eje .

1Representamos graficamente

 

Volumen de una funcion 8

 

2El centro de la elipse es . Los puntos de corte con el eje son:

 

 

3A partir de la cuación  de la elipse, obtenemos la función

 

 

Por ser la elipse una curva simétrica, el volumen pedido es 2 en veces el volumen engendrado por el arco entre y .

 

4Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

5Desarrollamos el integrando

 

 

6Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

7Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

10Calcular el volumen del cilindro engendrado por el rectángulo limitado por las rectas , y el eje al girar alrededor de este eje.

1Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

2Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

3Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

11Calcular el volumen de la esfera de radio .

1Partimos de la ecuación de la circunferencia

 

2Girando un semicírculo en torno al eje de abscisas se obtiene una esfera

 

Volumen de una funcion 9

 

3A partir de la cuación de la circunferencia, obtenemos la función

 

 

4Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

5Desarrollamos el integrando

 

 

6Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

7Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

12Calcular el volumen engendrado por la rotación del área limitada por la parábola y la recta , alrededor del eje .

1Representamos graficamente

 

Volumen de una funcion 10

 

Como gira alrededor del eje , aplicamos:

 

 

El volumen será la diferencia del engendrado por la recta y el engendrado por la parábola entre los extremos .

 

Como la parábola es simétrica con respecto al eje , el volumen es igual a dos veces el volumen engendrado entre .

 

2Sustituimos en la fórmula para encontrar el volumen

 

 

3Al tratarse de una integral definida, podemos prescindir de la constante de integración

 

 

4Evaluamos en los extremos de integración

 

 

Luego el volumen es

 

13Hallar el volumen del elipsoide engendrado por la elipse , al girar alrededor del eje .

1Expresamos la elipse en su ecuación ordinara

 

 

Volumen de una funcion 11

 

2El centro de la elipse es . Aplicamos la fórmula obtenida en el ejercicio 9

 

 

3Sustituyendo los valores conocidos, obtenemos

 

 

14Encuentra el volumen del s´lido de revolución generado al revolucionar la función , definida en el intervalo , alrededor del eje OX.

1Ilustramos la función.

grafica de 2sqrt(sin(x)) de 0 a pi

2Calculamos la integral:

 

15Sea para .

aDibuja la gráfica de .

bCalcula el área de la región acotada por y el eje OX en el intervalo , donde .

cCalcula el volumen del sólido de revolución generado al revolucionar la región del inciso (b) alrededor del eje OX.

d¿Qué le ocurre al área que calculaste en el inciso (b) si ? ¿Y al volumen del sólido de revolución?

a

grafica de la funcion x^-2/3 para x mayor a cero

bCalculamos la integral en el intervalo . Es decir, el área bajo la curva:

cAhora, revolucionamos esta misma área alrededor del eje OX:

dSi en el resultado del inciso (b), tenemos

Es decir, el área bajo la curva va a infinito si el intervalo que tomamos va a infinito. Sin embargo, notemos que

Es decir, el volumen del sólido se mantiene acotado.

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Marta

➗ Licenciada en Químicas da clase de Matemáticas, Física y Química -> Comparto aquí mi pasión por las matemáticas ➗