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Examen

MAT2615 Assignment 4 2026 Solutions Year Module 2026 {Sketch Drawn}

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This assignment has been carefully put together to give you more than just answers; it walks you through the reasoning behind each one, so you actually understand the material rather than just memorising it. Every solution has been verified for accuracy, with academic references that hold up to scrutiny. Whether you're working through it the night before a submission or using it to reinforce your understanding over time, it's built to be genuinely useful. The explanations are clear without being condescending, and the structure follows what examiners actually look for not just what sounds impressive. If you put in the effort to engage with it properly, distinction-level results are well within reach.

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UNIVERSITY OF SOUTH AFRICA (UNISA)
Department of Mathematical Sciences







CALCULUS IN HIGHER DIMENSIONS
Assignment 4 (AS4)

Year Module — 2026







Module Code: MAT2615

Module Name: Calculus in Higher Dimensions

Assignment No.: Assignment 4 (AS4/0/2026)

Semester: Year Module, 2026

Total Marks: 43




Submitted in partial fulfilment of the requirements for MAT2615
at the University of South Africa.

,UNISA | MAT2615 Assignment 4 — Calculus in Higher Dimensions



Question 1

Consider the force field
F(x, y) = (6xy − 12, 3x2 ).


Use the formula for a line integral to determine the work done by the force field F in moving
an object in an anticlockwise direction from the point (2, 0) to the point (−2, 0) along the
circle
x2 + y 2 = 4

by applying:

(a) The method for evaluating a line integral described in Example 16.4.1.

(b) The Fundamental Theorem of Line Integrals.


(a) Using the method for evaluating a line integral


The work done is
Z
W = F · dr.
C


The curve is
x2 + y 2 = 4.


The radius is
r = 2.


A suitable parametrization of the circle is


x = 2 cos t, y = 2 sin t.



Since the motion is anticlockwise, t increases.

At the starting point (2, 0),
x = 2, y = 0.


Therefore,
2 = 2 cos t

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,UNISA | MAT2615 Assignment 4 — Calculus in Higher Dimensions


and
0 = 2 sin t.


Thus,
t = 0.


At the ending point (−2, 0),
x = −2, y = 0.


Therefore,
−2 = 2 cos t.


Hence,
cos t = −1,

so
t = π.


Therefore,
0 ≤ t ≤ π.


The position vector is
r(t) = (2 cos t, 2 sin t).


Differentiate:
r′ (t) = (−2 sin t, 2 cos t).


Therefore,
dr = (−2 sin t, 2 cos t) dt.


The force field is
F(x, y) = (6xy − 12, 3x2 ).


Substitute
x = 2 cos t, y = 2 sin t.




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,UNISA | MAT2615 Assignment 4 — Calculus in Higher Dimensions


Then
6xy − 12 = 6(2 cos t)(2 sin t) − 12

= 24 sin t cos t − 12.


Also,
3x2 = 3(2 cos t)2

= 12 cos2 t.


Thus,
F(r(t)) = (24 sin t cos t − 12, 12 cos2 t).


Now,
Z π
W = F(r(t)) · r′ (t) dt.
0


Therefore,
Z π
W = (24 sin t cos t − 12, 12 cos2 t) · (−2 sin t, 2 cos t) dt.
0


Calculate the dot product:

Z π
(24 sin t cos t − 12)(−2 sin t) + (12 cos2 t)(2 cos t) dt.
 
W =
0



Expand:
Z π
−48 sin2 t cos t + 24 sin t + 24 cos3 t dt.
 
W =
0


Therefore,
Z π Z π Z π
2
W = −48 sin t cos t dt + 24 sin t dt + 24 cos3 t dt.
0 0 0


For the first integral, let
u = sin t.


Then
du = cos t dt.




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,UNISA | MAT2615 Assignment 4 — Calculus in Higher Dimensions


Thus, π
π
sin3 t
Z 
2
sin t cos t dt = .
0 3 0


Since
sin 0 = 0, sin π = 0,

we get
Z π
sin2 t cos t dt = 0.
0


For the second integral,
Z π
sin t dt = [− cos t]π0 .
0


Therefore,
= − cos π − (− cos 0)

=1+1

= 2.


For the third integral,
Z π
cos3 t dt.
0


Using
cos3 t = cos t(1 − sin2 t),

we have
Z π Z π
cos3 t dt = cos t(1 − sin2 t) dt.
0 0


Let
u = sin t, du = cos t dt.


Therefore, π
π
sin3 t
Z 
3
cos t dt = sin t − .
0 3 0


Hence,
=0−0

= 0.


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, UNISA | MAT2615 Assignment 4 — Calculus in Higher Dimensions


Therefore,
W = −48(0) + 24(2) + 24(0).


Thus,
W = 48 .


Therefore, the work done is
48 units .


(b) Using the Fundamental Theorem of Line Integrals


We have
F(x, y) = (6xy − 12, 3x2 ).


Let
P (x, y) = 6xy − 12

and
Q(x, y) = 3x2 .


To find a potential function f (x, y), integrate P with respect to x:

Z
f (x, y) = (6xy − 12) dx.



Therefore,
f (x, y) = 3x2 y − 12x + g(y),

where g(y) is a function of y.

Differentiate with respect to y:
fy (x, y) = 3x2 + g ′ (y).


Since
fy = Q = 3x2 ,

we have
3x2 + g ′ (y) = 3x2 .



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Libro relacionado
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Editorial: 2021 ISBN: 9798500039279 Edición: Desconocido

Información del documento

Subido en
21 de julio de 2026
Número de páginas
26
Escrito en
2025/2026
Tipo
Examen
Contiene
Preguntas y respuestas
$31.33

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