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In Bezug auf die Trichter-Frage trat einmal
wieder bei mir eine alte Frage auf :

Bei einem Rotationskörper wird aus

der Fläche das Volumen
∫ A ( x ) dx => V ( x )
( die Fläche scheibchenweise zum Volumen aufsummiert )

warum wird aus dem Umfang nicht die Oberfläche
∫ U ( x ) = O ( x )
( den Umfang scheibchenweise zur Oberfläche aufsummiert )

Müßte doch eigentlich analog sein?
Warum wird die Bogenlänge berücksichtigt bzw. nicht berücksichtigt ?


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1 Antwort

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Beste Antwort

Bild Mathematik weil Du beim Oberflächenintegral ja die Länge der Konturlinie mit dem Integral ermittelst, dass heißt der Umfang mit 2pi*f(x) ja konkret vorhanden und vom Integrieren ja nur indirekt betroffen.

In der Skizze erkennst Du das in Abhägigkeit von x und mit infinitem dx das lx ermittelt werden muss. mit Pythagoras folgt daraus direkt die Mantel-Formel

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Schönen Dank für deine Antwort die mich noch nicht so ganz
zufriedenstellen konnte.

Die Skizze zeigt dir aufgestapelt Kreisscheiben

Bild Mathematik

Während die aufsummierten Kreisflächen das Volumen ergeben.
funktioniert das mit dem aufsummierten Umfang zu Oberfläche nicht.

der Umfang ist doch die Länge einer Linie, die den Körper umfasst. Für die Oberfläche musst Du aber die "Breite" dieser Linie aufsummieren. Diese "Breite" bekommst Du aber nicht durch U(x)*dx sondern über die Verhältnisse wie in meiner Skizze...

Es ist aber auch schwer auszudrücken ;) 

Müßte dann nicht beim Volumen anstelle
der Kreisfläche ein Kegelstumpf angesetzt werden ?
Volumen : Summe der aufsummierten Kegelstümpfe.

Ich will dich aber nicht weiter nerven.

vielleicht so: Länge , Breite und Höhe seien nur exemplarische Bezeichnungen für drei Raumrichtungen

in einem dreidimesionalen KOOS (nur dort existieren Körper) deckt eine Fläche zwangsläufig bereits 2 Raumdimensionen ab, nämlich Länge und Breite. Eine expansion der Fläche in die dritte Dimension, der Höhe (dx). zieht also zwangsläufig das Volumen nach sich.

Der Umfang hingegen ist eindimensional, er kann also sowohl in Breite und Höhe expandieren. Dabei entsteht  eine Fläche. Da wir aber im Vergleich zum Volumen immernoch im selben Raum sind, und wir für Flächen die Dimensionen Länge und Breite definiert haben, darf  der Umfang nicht in die Höhe expandieren (das wäre wie beim Volumen die Multiplikation mit dx) sondern muss in die Breite expandieren.

anders ausgedrückt U(x) sei Elemtent R mit einer Richtung l, A(x) sei element R^2 mit Richtungen l und b und V(x) sei Element R^3 mit Richtungen l,b,h

um von A zu V zu gelangen, muss zu A ein Element h hinzugefügt werden

um von U nach A zu gelangen, muss jedoch zu U ein Element b hinzugefügt werden. b und h sind aber nicht identisch, sie haben unterschiedliche Richtungen

georgborn:

Müßte dann nicht beim Volumen anstelle 
der Kreisfläche ein Kegelstumpf angesetzt werden ? 
Volumen : Summe der aufsummierten Kegelstümpfe. 

Das ist ein Dimensionsproblem. Kegelstümpfe werden nicht falsch, sind aber unnötig bei V.

Analog: 

Beim rechtwinkligen Dreieck gilt c = √(a^2 + b^2). Da darfst du weder mit b noch mit a annähern.

Bei der Fläche A = 1/2 a*b kannst du einfach Treppenstufen addieren. 

Kegelstümpfe... nun im Grunde wird ja genau das getan. Nur dass unsere Kegelstümpfe im Infinitesimalen zu Zylinderscheiben werden ;-)... Das funktiontiert, weil die Differenz der Volumina von Zylinderscheibe und Kegelstumpf im Infintesimalen ebenfalls infinitesimal wird. Die Länge der Konturlinie jedoch bleibt wegen der Dreiecksungleichung immer größer als dx und bleibt daher beim Übergang ins Infitesimale endlich. Sie muss also in Abhängigkeit von dx ermittelt werden. Da nun in U(x) keine Informationen zu Länge der Konturlinie enthalten sind, wirst Du damit auch nix :-)

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