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Double Integrals over Rectangles 1. Evaluate the double integral \[ \iint_{R}(4-2 y) d A, \quad R=[0,1] \times[0,1] \] by first identifying it as the volume of a solid.

Ask by Daniel Simpson. in the United States
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The double integral evaluates to 3.

Solución

We are given the integral \[ \iint_{R}(4-2y)\,dA, \] with the region \[ R = [0,1] \times [0,1]. \] This integral represents the volume under the surface \( z = 4-2y \) above the rectangle \( R \). **Step 1. Express the double integral as an iterated integral.** Since the region \( R \) is rectangular, we write \[ \iint_{R}(4-2y)\,dA = \int_{x=0}^{1} \int_{y=0}^{1}(4-2y)\,dy\,dx. \] **Step 2. Evaluate the inner integral with respect to \( y \).** \[ \int_{y=0}^{1}(4-2y)\,dy. \] Find the antiderivative: \[ \int (4-2y)\,dy = 4y-\frac{2y^2}{2} = 4y-y^2. \] Now, evaluate from \( y=0 \) to \( y=1 \): \[ \left[4y-y^2\right]_{y=0}^{y=1} = (4(1)-1^2) - (4(0)-0^2) = 4-1 = 3. \] **Step 3. Evaluate the outer integral with respect to \( x \).** Since the result of the inner integration is independent of \( x \): \[ \int_{x=0}^{1} 3\,dx = 3 \times (1-0) = 3. \] Thus, the value of the double integral is \[ \boxed{3}. \]

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Bonus Knowledge

To evaluate the double integral \(\iint_{R}(4-2y) \, dA\) over the rectangle \(R = [0,1] \times [0,1]\), we first recognize that the integrand, \(4 - 2y\), represents a function describing the height of a solid above the rectangle in the xy-plane. The integral gives us the volume under the surface defined by \(z = 4 - 2y\) and above the rectangular region. To compute the integral, we set up the iterated double integral: \[ \int_0^1 \int_0^1 (4 - 2y) \, dx \, dy \] First, we evaluate the inner integral with respect to \(x\): \[ \int_0^1 (4 - 2y) \, dx = (4 - 2y) \cdot x \bigg|_0^1 = 4 - 2y \] Next, we evaluate the outer integral: \[ \int_0^1 (4 - 2y) \, dy = 4y - y^2 \bigg|_0^1 = 4 \cdot 1 - 1^2 - (0 - 0) = 4 - 1 = 3 \] Therefore, the volume of the solid is equal to \(3\).

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