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Aufgabe:

Bestimme das Volumen des abgebildeten Glases, wenn die Randkurve eine Parabel der Form f(x) = ax2 ist.

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Problem/Ansatz:

Ich verstehe diese Aufgabe nicht, kann mir bitte jemand diese Aufgabe erklären, mit einem ausführlichen Lösungsweg bitte.

Vielen Dank!

P.S. das Thema ist Integralrechnung - Rotationskörper

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Aloha :)

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Du musst hier den Graphen der Funktion \(f(x)=ax^2\) im Intervall von \([0;8]\) um die \(x\)-Achse rotieren. An jeder Stelle \(x\) auf der Achse entsteht dadurch ein Kreis mit dem Radius \(f(x)\). Seine Fläche ist daher \(\pi\cdot [f(x)]^2\). Alle diese Kreisflächen werden mit einem Integral zum Volumen summiert:$$V=\int\limits_0^8\pi\cdot [f(x)]^2\,dx=\int\limits_0^8\pi a^2x^4\,dx=\pi\,a^2\left[\frac{x^5}{5}\right]_0^8=\pi\,a^2\frac{8^5}{5}=\frac{8^5\pi}{5}\,a^2$$

Aus der Zeichnung kann man den Funktionswert \(f(8)=2\) ablesen, das heißt \(a\cdot8^2=2\) bzw. \(a=\frac{2}{8^2}\). Das Volumen beträgt in diesem konkreten Fall also:$$V=\frac{8^5\pi}{5}\cdot\frac{2^2}{8^4}=\frac{4\cdot8}{5}\pi=6,4\pi\approx20,1061$$

Ergänzung:

Mir ist gerade noch was aufgefallen. Die Flüssigkeit reicht nur von \(x=3\) bis \(x=8\). Mit "Volumen" könnte auch die Füllmenge gemeint sein. In diesem Fall müsstest du das Volumen von \(x=0\) bis \(x=3\) von dem bisher berechneten subtrahieren:

$$\text{Füllmenge}=V-\frac{3^5\pi}{5}a^2=6,4\pi-\frac{3^5\pi}{5}\cdot\frac{2^2}{8^4}=6,4\pi-0,149103\approx19,9571$$

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f(x) = a·x^2

f(8) = a·8^2 = 2 --> a = 1/32

f(x) = 1/32·x^2

V = ∫ (0 bis 8) (pi·(1/32·x^2)^2) dx = 6.4·pi = 20.11 VE

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