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Examen

MAT2615 Assignment 4 Solutions Year Module 2026 {Sketch Available}

Puntuación
-
Vendido
-
Páginas
15
Grado
A+
Subido en
21-07-2026
Escrito en
2025/2026

Comprehensive Study Material; Expert Verified & Exam-Ready This assignment package has been carefully developed to support serious academic preparation. Each solution is thoroughly researched, clearly explained, and backed by credible references giving you not just the answers, but a genuine understanding of the underlying concepts. The material is structured for clarity, making even complex topics approachable without sacrificing depth or accuracy. Whether you're consolidating your knowledge or preparing under time pressure, these resources are designed to help you walk into any exam with confidence.

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Institución
Grado

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UNIVERSITY OF SOUTH AFRICA
Department of Mathematical Sciences


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MAT2615: Calculus in Higher Dimensions

Assignment 4 (AS4) | Year Module, 2026

⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄⋄




MAT2615
Module Code:
Calculus in Higher Dimensions
Module Name:
Vector Calculus: Line, Surface and Flux Inte-
Assignment Topic:
grals
AS4/0/2026
Assignment Number:
Year Module
Module Type:
43
Total Marks:




Submitted in partial fulfilment of the requirements for MAT2615, UNISA 2026

,UNISA | MAT2615 Calculus in Higher Dimensions – Assignment 4



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, so 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): 2 = 2 cos t and 0 = 2 sin t, so t = 0.

At the ending point (−2, 0): −2 = 2 cos t, so cos t = −1, hence t = π.

Therefore 0 ≤ t ≤ π.

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

so that
r′ (t) = (−2 sin t, 2 cos t), dr = (−2 sin t, 2 cos t) dt.




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,UNISA | MAT2615 Calculus in Higher Dimensions – Assignment 4


Substituting x = 2 cos t, y = 2 sin t into F(x, y) = (6xy − 12, 3x2 ):


6xy − 12 = 6(2 cos t)(2 sin t) − 12 = 24 sin t cos t − 12,

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 Z π
F(r(t)) · r′ (t) dt = 24 sin t cos t − 12, 12 cos2 t · (−2 sin t, 2 cos t) dt.

W =
0 0



Calculating the dot product:

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



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


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


First integral. Let u = sin t, so du = cos t dt:

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


since sin 0 = 0 and sin π = 0.

Second integral.

Z π
sin t dt = [− cos t]π0 = − cos π − (− cos 0) = 1 + 1 = 2.
0



Third integral. Using cos3 t = cos t(1 − sin2 t), and letting u = sin t:

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




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,UNISA | MAT2615 Calculus in Higher Dimensions – Assignment 4


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




W = 48 units


(b) Using the Fundamental Theorem of Line Integrals


We have F(x, y) = (6xy − 12, 3x2 ). Let


P (x, y) = 6xy − 12, 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 = 3x2 y − 12x + g(y),


where g(y) is a function of y.

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

Since fy = Q = 3x2 , we have 3x2 + g ′ (y) = 3x2 , so g ′ (y) = 0, hence g(y) = C. Taking g(y) = 0:


f (x, y) = 3x2 y − 12x.



The Fundamental Theorem of Line Integrals gives

Z
F · dr = f (−2, 0) − f (2, 0).
C



Calculating:
f (−2, 0) = 3(−2)2 (0) − 12(−2) = 0 + 24 = 24,

f (2, 0) = 3(2)2 (0) − 12(2) = 0 − 24 = −24.


Hence
W = 24 − (−24) = 48.



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, UNISA | MAT2615 Calculus in Higher Dimensions – Assignment 4




W = 48 units


Thus both methods give
Work done = 48 units .




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Institución
Grado

Información del documento

Subido en
21 de julio de 2026
Número de páginas
15
Escrito en
2025/2026
Tipo
Examen
Contiene
Preguntas y respuestas

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