0 Daumen
439 Aufrufe

Aufgabe: Der Boden eines auf der Seite liegenden zylindrischen Körpers sei gegeben durch den Kreis mit Radius 1 um den Ursprung in der xz-Ebene und der Deckel sei Teil der Fläche e^\( \sqrt{x^2+y^2} \). Wie gross ist das Volumen?


Problem/Ansatz: Ich weiss dass ich etwas mit Dreifachintegralen anstellen muss und das ich in Zylinderkoordinaten arbeiten sollte um das ganze zu vereinfachen. Zudem muss ich ich vergleich zu den "normalen" Zylinderkoordinaten meine anpassen nach x=rcos(φ), z=rcos(φ) und y=y. Die Integrale müssen dabei auch angepasst werden zu ∫∫∫1dyrdrdφ. Nun weiss ich aber nicht mehr weiter. Wie musss ich meine Grenzen setzen? für r sicher von 0 bis 1, für φ sicher von 0 bis 2π. aber für y?

Ich komm hier leider nicht mehr weiter :(

Avatar von

Ich kann mir den zylindrischen Körper anhand der gegebenen Daten nicht mal vorstellen :(

Ich eben auch nicht wirklich, aber das ist die gesamte Aufgabe die hier vor mir liegt.. Keine zusätzlichen Infos :(

Und du bist sicher, dass du alle Angaben korrekt übernommen hast? Speziell die Fläche für den Deckel?

Oha bei der Fläche ist ein y zuwenig und in der potenz eins zuviel:"der Deckel sei Teil der Fläche y=\( e^{\sqrt{x^2+z^2}} \).

sorry für den Fehler :P

1 Antwort

0 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Wir brauchen einen Vektor \(\vec r\), der alle Punkte des Zylinders abtastet. In der \(xz\)-Ebene muss dieser Vektor einen Kreis mir Radius \(1\) beschreiben. Der Boden fällt mit der Ebene \(y=0\) zusammen, der Deckel mit der Ebene \(y=e^{\sqrt{x^2+z^2}}\). Formal fassen wir zusammen:

$$\vec r=\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}r\cos\varphi\\y\\r\sin\varphi\end{pmatrix}\quad;\quad r\in[0;1]\;;\;\varphi\in[0;2\pi]\;;\;y\in\left[0;e^{\sqrt{x^2+z^2}}\right]=\left[0;e^r\right]$$

In der \(xz\)-Ebene sind wir zu Polarkoordinaten übergegangen, wodurch sich das Flächenelement verzerrt:$$dx\,dz=r\,dr\,d\varphi\quad\implies\quad dV=dx\,dy\,dz=r\,dr\,d\varphi\,dy$$

Damit können wir das Integral für das Volumen formulieren:$$V=\int\limits_{r=0}^1\;\int\limits_{\varphi=0}^{2\pi}\;\int\limits_{y=0}^{e^r}r\,dr\,d\varphi\,dy=\int\limits_{\varphi=0}^{2\pi}d\varphi\cdot\int\limits_{r=0}^1\left(\;\,\int\limits_{y=0}^{e^r}r\,dy\right)dr=2\pi\int\limits_{r=0}^1\left[ry\right]_{y=0}^{e^r}\,dr$$$$\phantom{V}=2\pi\int\limits_{0}^1re^r\,dr=2\pi\left(\left[re^r\right]_0^1-\int\limits_0^1e^r\,dr\right)=2\pi\left(e-\left[e^r\right]_0^1\right)=2\pi$$

Avatar von 152 k 🚀

Danke Vielmals für die ausführliche Erklärung :)

Jetzt hab ich das mit dem \( \sqrt{x^1+y^2} \)= r auch gesehen :D

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community