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Aufgabe:

Das Profil einer Flasche sei durch f:[2,12]→[0,∞[ mit f(x)= √((8x)/(4x^2+8)) beschrieben.

Das Volumen der Flasche ist V = π * \( \int\limits_{A}^{B} \) ((8x)/(4x^2+8))^C dx = π * ln(D/E), wobei A,B,C,D,E∈N und D/E vollständig gekürzt ist. Bestimmen Sie A, B, C, D und E.

Ich würde mich sehr über einen Ansatz freuen.

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$$f\left(x\right)=\sqrt{\frac{8x}{4x^{2}+8}}\quad x\in\left\{2\le x\le12\right\}$$Bist Du sicher, dass die Funktion so heißt?

~plot~ sqrt((8x)/(4x^2+8));x=2;x=12;[[-1|14|-5|5]] ~plot~

Man könnte da z.B. auch durch 4 kürzen.

Ja, das ist die Funktion.

Ich habe inzwischen A=2, B=12, C=1, D=73 und E=3 raus. Meint ihr das stimmt?

Ja, stimmt genau so.

3 Antworten

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Aloha :)

Die Flasche-beschreibende Funktion lautet:$$f\colon[2;12]\to[0;\infty)\,,\,f(x)=\sqrt{\frac{8x}{4x^2+8}}=\left(\frac{8x}{4x^2+8}\right)^{\frac12}$$

Bei der Rotation dieser Kurve um die x-Achse, entsteht an der Stelle \(x_0\) ein Kreis senkrecht zur x-Achse, mit Mittelpunkt auf der x-Achse und dem Radius \(r=f(x_0)\). Die Fläche dieses Kreises ist \(\pi r^2=\pi f^2(x)\). Um das Volumen der Flasche zu erhalten, müssen wir die Flächen all dieser Kreise entlang der der x-Achse addieren:$$V=\int\limits_2^{12}\pi f^2(x)\,dx=\pi\int\limits_{2}^{12}\left(\frac{8x}{4x^2+8}\right)^1\,dx$$Damit haben wir schon mal \(\pink{A=2}\), \(\pink{B=12}\) und \(\pink{C=1}\) gefunden.

Das Integral ist ein Standard-Integral, weil der Zähler die Ableitung des Nenners ist:$$\int\frac{g'(x)}{g(x)}\,dx=\ln\left|g(x)\right|+\text{const}$$sodass wir das Volumen direkt hinschreiben können:$$V=\pi\left[\ln(4x^2+8)\right]_2^{12}=\pi\left(\ln(584)-\ln(24)\right)=\pi\ln\left(\frac{584}{24}\right)=\pi\ln\left(\frac{\pink{73}}{\pink3}\right)$$womit auch \(\pink{D=73}\) und \(\pink{E=3}\) gefunden sind.

Avatar von 152 k 🚀
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Die Flasche ist ein Rotationskörper, entstanden durch Rotation des Graphen von \(f\) um die x-Achse. Schau die Formel für das Volumen von Rotationskörpern nach und vergleiche mit der Formel für V in der Aufgabe. Das klärt schon vieles.

Avatar von 9,8 k
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Hallo

da das Volumen \( \int\limits_{A}^{B} f^2(x)dx \) ist C=1

dann löse das Integral du siehst im Zähler steht die Ableitung des Nenners, also substituiere den Nenner mit u. dann setze A und B. offensichtlich 2 und 12  in die Grenzen ein. (durch π kannst du ja direkt kürzen).

Gruß lul

Avatar von 108 k 🚀

Fehlt da nicht ein Faktor π vor dem Integral?

Hallo

ja π hatte ich schon gekürzt, aber bei V müsste es noch stehen.

Danke für die Verbesserung.

lul

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