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ich habe ein kleines Problem mit einer Aufgabe.Bild Mathematik

Also meine bis herigen Ergebnisse sind :

A-C : y=(c2/c1) *x = g(x)

A-B : y=0

B-C : y= (-c2/(1-c1)) *x+c/(1-c1) = h(x)

So jetzt zu meinem Problem und zwar habe ich jetzt schon sehr lange gegrübelt nur ich komme einfach nicht drauf , wie ich die Halbierenden linear darstellen kann. Des weiteren bin ich mir bei c) nicht sicher wie ich miene Intergrationsgrenzen legen muss mein Verdacht wäre :

$$\int _{ 0 }^{ 1 }{  } \int _{ h(x) }^{ g(x) }{ 1dydx } $$

für den Flächeninhalt. Und für den Schwerpunkt :

$$\frac { 1 }{ A } \int _{ 0 }^{ 1 }{  } \int _{ h(x) }^{ g(x) }{ xdydx } $$

und dann noch einmal mit y .

Stimmt meine Idee oder eher nicht so ?

Vielen Dank schin mal im Vorfeld :)

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Die Seitenhalbierenden sind die Geraden, die durch einen Eckpunkt und den Mittelpunkt der beiden übrigen Eckpunkte geht. Also für die Seitenhalbierende durch \(C\) auf \(c\) lautet die Trägergerade:

$$g_c=\frac{c_2-\frac{0+0}2}{c_1-\frac{0+1}2}\left(x-\frac{0+1}2\right)+\frac{0+0}2=\frac{2c_2}{2c_1-1}x-\frac{c_2}{2c_1-1}.$$

Dafür braucht man nur die Formel für Geraden und dass der Mittelpunkt von \(A\) und \(B\) die arithmetischen Mittel der Koordinaten von \(A\) und \(B\) als Koordinaten hat.

Dann noch eine der beiden anderen Gleichungen aufstellen (z.B. durch \(B\) und den Mittelpunkt von \(b\)) und das Gleichungssystem lösen. Du kannst auch noch die dritte Gleichung aufstellen, aber bei einem Dreieck ist die dritte Gleichung stets von den anderen beiden linear abhängig und trägt somit nichts mehr zur Lösung bei (ansonsten gäbe es ja auch im Allgemeinen keine Lösung für drei linear unabhängige Gleichungen in zwei Variablen).

Damit hast du die Teilaufgabe \(b)\). Für \(c)\) musst du dir im Klaren sein, welche Fläche du denn ausrechnen willst. Du musst die Fläche des Dreiecks ausrechnen, das begrenzt ist durch \(\overline{AB}\), \(\overline{AC}\) und \(\overline{BC}\). Den Teil der \(x\)-Achse hast du richtig identifiziert: Von \(0\) bis \(1\). Aber dann musst du die Fläche noch nach oben und unten begrenzen. Damit du den Flächeninhalt richtig ausrechnen kannst, musst du als Grenze im zweiten Integral von der \(x\)-Achse bis zu der Gerade \(g\) integrieren, solange, bis du zu \(C\) kommst. Dann integrierst du von der \(x\)-Achse bis zur Gerade \(h\). Eine kurze Schreibweise für die obere Grenze wäre hier \(\min(g(x),h(x))\).

$$A=\int_0^1\int_0^{\min(g(x),h(x))}1\text dy\text dx=\int_0^1\min(g(x),h(x))\text dx.$$

Für die Koordinaten des Schwerpunktes dann entsprechend:

$$S_1=\frac 1 A \int_0^1\int_0^{\min(g(x),h(x))}x\text dy\text dx.$$

$$S_2=\frac 1 A \int_0^1\int_0^{\min(g(x),h(x))}y\text dy\text dx.$$


Beachte aber, dass diese Formel nur stimmt, wenn \(c_1\) wie in der Skizze zwischen \(0\) und \(1\) liegt. Falls nicht, entstehen andere Formen (man kann nicht immer von \(0\) weg integrieren, weil ein Teil der Fläche die \(x\)-Achse gar nicht berührt). Geometrisch ist es immer noch ein Dreieck, aber

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Hallo , erstmal vielen vielen Danke für die sehr ausführliche Antwort. Das mit den Seitenhalbierenden habe ich jetzt auch hinbekommen sowie das GLS. Nur was ich nicht ganz verstehe ist , wie sie das meinen mit dem min(g,h). Soll ich mir das Integral auseinander ziehen und einmal von 0 bis c1 über g(x) intergrieren und einmal von c1 bis 1 über h(x) integrieren oder geht das auch in einem Integral ?

Sorry, sehe gerade, dass die Antwort am Ende abreißt. Was da noch stehen soll: Je nachdem, welche Größe \(c_1\) hat, kann es auch sein, dass man das Integral von \(c_1\) bis \(1\) oder von \(0\) bis \(c_1\) gehen lassen muss. Da muss man das Integral auch aufspalten.


Das \(\min(g(x),h(x))\) ist nur eine kürzere Schreibweise, weil du den Sprung von \(g\) zu \(h\) in der oberen Grenze genau dann machst, wenn sich die beiden schneiden, aber um es auszurechnen, musst du es in die Summe zweier Integrale aufspalten. Dass du bei \(c_1\) trennen musst, hast du ja schon verstanden. Damit dürfte der Rest der Aufgabe nicht mehr schwer sein. Falls doch, kannst du selbstverständlich nochmal nachfragen.

Man kann das Dreieck auch als Normalbereich in x-Richtung auffassen. Dann muss man das Integral nicht aufspalten.

Wie genau hilft das beim Nicht-Aufspalten? Das Integral ist nicht $$\int_0^1\int_{g(x)}^{h(x)}1\text dy\text dx,$$ sondern $$\int_0^1\int_0^{\min(g(x),h(x))}1\text dy\text dx.$$ Auch in den von mir genannten anderen Fällen (als dem in der Skizze gezeigten) würde entweder die untere oder die obere Grenze nicht elementar darstellbar sein (Ausnahmen: \(c_1=0, c_1=1\)). Zumindest nicht, ohne schwer integrierbare Funktionen wie den Betrag von \(x\) einzuführen.

Das Dreieck \(D\) ist auch ein Normalbereich in \(x\)-Richtung. So kann man es mit einheitlichen Grenzfunktionen beschreiben: \(0\le y\le c_2\) und \(\overline{AC}(y)\le x\le\overline{BC}(y)\).

Entschuldigung, ich habe die Richtung des Normalbereiches verwechselt. Natürlich, das ist auch möglich.

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