¿Cuál es el centroide de la región encerrada por el eje X y la mitad superior de la elipse [matemática] 81x ^ 2 + 4y ^ 2 = 324 [/ matemática]?

Permítanos generalizar el problema y calcular el centroide de la región de la elipse [matemáticas] \ dfrac {x ^ 2} {a ^ 2} + \ dfrac {y ^ 2} {b ^ 2} = 1 [/ matemáticas] arriba el eje [matemático] X [/ matemático] con [matemático] b> a [/ matemático], de acuerdo con el problema. Para simplificar los cálculos, primero obtendremos la expresión para el centroide de la región del círculo [matemática] x ^ 2 + a ^ 2 = a ^ 2 [/ matemática] sobre el eje [matemática] X [/ matemática]. Debido a la simetría de la región, sabemos de antemano que el centroide se ubicará en algún lugar del eje [matemático] Y [/ matemático].

En el diagrama anterior, [matemática] P [/ matemática] es el centroide del triángulo azul que subtiende un ángulo elemental [matemático] \ matemático {d} \ theta [/ matemático] en el centro. Sus coordenadas son [matemáticas] \ left (a \ dfrac {2} {3} \ cos \ theta, a \ dfrac {2} {3} \ sin \ theta \ right) [/ math]. El área del triángulo azul viene dada por [math] \ dfrac {1} {2} a ^ 2 \ mathrm {d} \ theta [/ math]. La coordenada y de es centroide será dada por,

[matemáticas] \ displaystyle \ dfrac {2} {\ pi a ^ 2} \ int_0 ^ {\ pi} \ dfrac {1} {3} a ^ 3 \ sin \ theta \ mathrm {d} \ theta = \ boxed { \ dfrac {4a} {3 \ pi}} [/ math]

Ahora, observe que la elipse [matemática] \ dfrac {x ^ 2} {a ^ 2} + \ dfrac {y ^ 2} {b ^ 2} = 1 [/ matemática] es el círculo [matemática] x ^ 2 + y ^ 2 = a ^ 2 [/ math] ampliado por un factor de [math] \ dfrac {b} {a} [/ math] en la dirección [math] y [/ math]. Esto hará que la coordenada [matemática] y [/ matemática] del centroide se amplíe por un factor de [matemática] \ dfrac {b} {a} [/ matemática] también. Las coordenadas del centroide de la elipse [matemática] \ dfrac {x ^ 2} {a ^ 2} + \ dfrac {y ^ 2} {b ^ 2} = 1 [/ matemática] está así dada por,

[matemáticas] \ boxed {\ left (0, \ dfrac {4b} {3 \ pi} \ right)} [/ math]

La ecuación de la elipse es [matemática] \ frac {x ^ 2} {2 ^ 2} + \ frac {y ^ 2} {9 ^ 2} = 1 [/ matemática]

[matemáticas] \ overline {y} = \ frac {\ int ydA} {A} [/ matemáticas]

dA es una franja horizontal de -x a + x de altura dy. Entonces dA = 2xdy

A = la mitad del área de la elipse = [matemáticas] \ frac {\ pi ab} {2} = 9 \ pi [/ matemáticas]

Para elipse [matemáticas] x = 2 \ cos t [/ matemáticas] y [matemáticas] y = 9 \ sen t; dy = 9 \ cos t dt [/ math]

[matemáticas] \ overline {y} = \ frac {2} {9 \ pi} \ int_0 ^ {9} xydy = \ frac {2} {9 \ pi} \ int_0 ^ \ frac {\ pi} {2} 162 \ sin t \ cos ^ 2 t dt = \ frac {2} {9 \ pi} \ frac {- \ cos ^ 3t} {3} | _0 ^ \ frac {\ pi} {2} [/ math]

[matemáticas] = \ GRANDE {\ frac {12} {\ pi}} [/ matemáticas]