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Aufgabe:

Berechnen Sie das Volumen der Funktion f(x,y)= x^2+y^2+1 mit den integralen 0-1 und 0-\( \frac{pi}{2} \)


Problem/Ansatz:

Habe ich die richtige Lösung?

\( \int\limits_{0}^{\frac{pi}{2}} \) \( \int\limits_{0}^{1} \) (r^2+1)rdrd\varphi

= \( \int\limits_{0}^{\frac{pi}{2}} \) \( \frac{1}{3} \)r^3+r von 0-1 = \( \int\limits_{0}^{\frac{pi}{2}} \) \( \frac{4}{3} \)* /Varphi

= Grenzen einsetzten: \( \frac{2}{3} \)* \( \frac{pi}{2} \)^2 -0 = 1,65

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1 Antwort

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Aloha :)

Die Aufgabe ist sehr stark verkürzt wiedergegeben. Ich habe sie so verstanden, dass das Volumen \(V\) im ersten Oktanden berechnet werden soll, das von der Funktion \(f(x;y)=x^2+y^2+1\) nach oben, von der \(xy\)-Ebene nach unten und von einem Zylinder mit Radius \(1\) um die \(z\)-Achse horizontal begrenzt wird.

Zum Abtasten dieses Volumens wählen wir einen Ortsvektor in Zylinder-Koordinaten:$$\vec r=\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}r\cos\varphi\\r\sin\varphi\\z\end{pmatrix}\quad;\quad r\in[0\,|\,1]\;;\;\varphi\in\left[0\bigg|\frac\pi2\right]\;;\;z\in[0\,|\,r^2+1]$$

In Zylinder-Koordinaten lautet das Volumenelement:\(\quad dV=r\,dr\,d\varphi\,dz\)

Damit ist das gesuchte Volumen:$$V=\int\limits_{r=0}^1\,\int\limits_{\varphi=0}^{\pi/2}\int\limits_{z=0}^{r^2+1}r\,dr\,d\varphi\,dz=\int\limits_0^{\pi/2}d\varphi\cdot\int\limits_0^1r\cdot\left(\int\limits_0^{r^2+1}dz\right)\,dr=\frac\pi2\int\limits_0^1(r^3+r)\,dr$$$$\phantom{V}=\frac\pi2\left[\frac{r^4}4+\frac{r^2}2\right]_0^1=\frac\pi2\left(\frac14+\frac12\right)=\frac{3\pi}{8}$$

Avatar von 152 k 🚀

ich verstehe nicht wo die 2pi herkommen aber sonst kann ich dem lösungsweg folgen. danke!

Der Faktor \(2\pi\) kommt aus der Integration über \(d\varphi\):$$\int\limits_0^{2\pi}d\varphi=\left[\varphi\right]_0^{2\pi}=2\pi-0=2\pi$$

Der ist aber doch pi/2 oder? ist da nen dreher drin?

Stimmt, ich habe mich da vertan, es musst als Obergrenze \(\pi/2\) anstatt \(2\pi\) heißen... Ich korrigiere das.

Danke für den Hinweis ;)

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