Solución
- Usa las fórmulas de conversión para escribir las ecuaciones de la esfera y el cono en coordenadas esféricas.
Para la esfera:
$$\begin{aligned}
x^2+y^2+z^2 &= z\\
\rho^2 &= \rho cos\phi\\
\rho &= cos\phi
\end{aligned}$$
Para el cono:
$$\begin{aligned}
z &= \sqrt{x^2+y^2}\\
\rho cos\phi &= \sqrt{\rho^2sen^2\phi cos^2\phi + \rho^2sen^2\phi sen^2\phi}\\
\rho cos\phi &= \sqrt{\rho^2sen^2\phi(cos^2\phi + sen^2\phi)}\\
\rho cos\phi &= \rho sen\phi\\
cos\phi &= sen\phi\\
\phi &= \frac{\pi}{4}
\end{aligned}$$
Por lo tanto, la integral para el volumen de la región sólida $E$ se convierte en
$$V(E) = \int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\int_{\phi=0}^{\phi=\pi/4}\int_{\rho=0}^{\rho=cos\phi}\rho^2 sen \phi d\rho d\phi d\theta$$
- Considera el plano $\phi\rho$. Ten en cuenta que los rangos para $\phi$ y $\rho$ (del inciso a.) Son
$$0 \le \phi \le \pi/4$$
$$0 \le \rho \le cos\phi$$
La curva $\rho = cos \phi$ se encuentra con la línea $\phi = \pi/4$ en el punto $(\pi/4, \sqrt{2}/2)$. Por lo tanto, para cambiar el orden de integración, necesitamos usar dos piezas:
$$0 \le \rho \le \sqrt{2}/2$$
$$0 \le \phi \le \pi/4$$
y
$$\sqrt{2}/2 \le \rho \le 1$$
$$0 \le \phi \le cos^{-1}\rho$$
Por lo tanto, la integral para el volumen de la región sólida $E$ se convierte en
$$V(E) = \int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\int_{\rho=0}^{\rho=\sqrt{2}/2}\int_{\phi=0}^{\phi=\pi/4}\rho^2 sen \phi d\phi d\rho d\theta + \int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\int_{\rho=\sqrt{2}/2}^{1}\int_{\phi=0}^{\phi=cos^{-1}\rho}\rho^2 sen \phi d\phi d\rho d\theta$$
En cada caso, la integración resulta en $V (E) = \frac{π}{8}$