Solución

  1. Usa las fórmulas de conversión para escribir las ecuaciones de la esfera y el cono en coordenadas esféricas.

    Para la esfera:
    x2+y2+z2=zρ2=ρcosϕρ=cosϕ\begin{aligned} x^2+y^2+z^2 &= z\\ \rho^2 &= \rho cos\phi\\ \rho &= cos\phi \end{aligned} Para el cono:
    z=x2+y2ρcosϕ=ρ2sen2ϕcos2ϕ+ρ2sen2ϕsen2ϕρcosϕ=ρ2sen2ϕ(cos2ϕ+sen2ϕ)ρcosϕ=ρsenϕcosϕ=senϕϕ=π4\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 EE se convierte en
    V(E)=θ=0θ=2πϕ=0ϕ=π/4ρ=0ρ=cosϕρ2senϕdρdϕdθV(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
  2. Considera el plano ϕρ\phi\rho. Ten en cuenta que los rangos para ϕ\phi y ρ\rho (del inciso a.) Son
    0ϕπ/40 \le \phi \le \pi/4 0ρcosϕ0 \le \rho \le cos\phi La curva ρ=cosϕ\rho = cos \phi se encuentra con la línea ϕ=π/4\phi = \pi/4 en el punto (π/4,2/2)(\pi/4, \sqrt{2}/2). Por lo tanto, para cambiar el orden de integración, necesitamos usar dos piezas:
    0ρ2/20 \le \rho \le \sqrt{2}/2 0ϕπ/40 \le \phi \le \pi/4 y 2/2ρ1\sqrt{2}/2 \le \rho \le 1 0ϕcos1ρ0 \le \phi \le cos^{-1}\rho Por lo tanto, la integral para el volumen de la región sólida EE se convierte en
    V(E)=θ=0θ=2πρ=0ρ=2/2ϕ=0ϕ=π/4ρ2senϕdϕdρdθ+θ=0θ=2πρ=2/21ϕ=0ϕ=cos1ρρ2senϕdϕdρdθV(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)=π8V (E) = \frac{π}{8}