Volumen Solido F4B660
1. El problema consiste en encontrar el volumen $V$ del sólido generado por la rotación alrededor del eje $x$ de la región delimitada por las curvas $y=9-x^2$ y $y=x+7$ entre $x=-2$ y $x=1$.
2. La fórmula para el volumen de un sólido de revolución usando el método de discos o arandelas es:
$$V=\pi \int_a^b \left(R(x)^2 - r(x)^2\right) dx$$
donde $R(x)$ es la función exterior (mayor) y $r(x)$ la función interior (menor) respecto al eje de rotación.
3. Primero identificamos las funciones:
- $R(x) = 9 - x^2$
- $r(x) = x + 7$
4. El volumen es entonces:
$$V = \pi \int_{-2}^1 \left[(9 - x^2)^2 - (x + 7)^2\right] dx$$
5. Expandimos los cuadrados:
$$(9 - x^2)^2 = 81 - 18x^2 + x^4$$
$$(x + 7)^2 = x^2 + 14x + 49$$
6. Restamos dentro del integrando:
$$81 - 18x^2 + x^4 - (x^2 + 14x + 49) = x^4 - 19x^2 - 14x + 32$$
7. Por lo tanto:
$$V = \pi \int_{-2}^1 \left(x^4 - 19x^2 - 14x + 32\right) dx$$
8. Integramos término a término:
$$\int x^4 dx = \frac{x^5}{5}$$
$$\int x^2 dx = \frac{x^3}{3}$$
$$\int x dx = \frac{x^2}{2}$$
$$\int 1 dx = x$$
9. Aplicando la integral:
$$V = \pi \left[ \frac{x^5}{5} - 19 \frac{x^3}{3} - 14 \frac{x^2}{2} + 32x \right]_{-2}^1$$
10. Evaluamos en $x=1$:
$$\frac{1^5}{5} - 19 \frac{1^3}{3} - 14 \frac{1^2}{2} + 32(1) = \frac{1}{5} - \frac{19}{3} - 7 + 32 = \frac{1}{5} - \frac{19}{3} + 25$$
11. Evaluamos en $x=-2$:
$$\frac{(-2)^5}{5} - 19 \frac{(-2)^3}{3} - 14 \frac{(-2)^2}{2} + 32(-2) = \frac{-32}{5} - 19 \frac{-8}{3} - 14 \cdot 2 - 64 = -\frac{32}{5} + \frac{152}{3} - 28 - 64$$
12. Simplificamos ambas evaluaciones:
- En $x=1$: $\frac{1}{5} - \frac{19}{3} + 25 = \frac{1}{5} - \frac{19}{3} + \frac{75}{3} = \frac{1}{5} + \frac{56}{3}$
- En $x=-2$: $-\frac{32}{5} + \frac{152}{3} - 92 = -\frac{32}{5} + \frac{152}{3} - \frac{276}{3} = -\frac{32}{5} - \frac{124}{3}$
13. Calculamos la diferencia:
$$\left(\frac{1}{5} + \frac{56}{3}\right) - \left(-\frac{32}{5} - \frac{124}{3}\right) = \frac{1}{5} + \frac{56}{3} + \frac{32}{5} + \frac{124}{3} = \left(\frac{1+32}{5}\right) + \left(\frac{56+124}{3}\right) = \frac{33}{5} + \frac{180}{3} = \frac{33}{5} + 60$$
14. Convertimos a común denominador para sumar:
$$60 = \frac{300}{5}$$
$$\frac{33}{5} + \frac{300}{5} = \frac{333}{5}$$
15. Finalmente, el volumen es:
$$V = \pi \cdot \frac{333}{5} = \frac{333\pi}{5}$$
**Respuesta final:**
$$\boxed{V = \frac{333\pi}{5}}$$