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Sei \( F \) die Schnittfläche des Zylinders \( Z \) mit der Ebene \( E \), wobei
\( Z=\left\{(x, y, z) \in \mathbb{R}^{3}: x^{2}+y^{2} \leq 4,0 \leq z \leq 4\right\} \quad \) und \( \quad E=\left\{(x, y, z) \in \mathbb{R}^{3}: z=1+0.5 x\right\} \)
Berechnen Sie das Oberflächenintegral \( \int \limits_{F} z \) do.

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Aloha :)

Wir überlegen uns zuerst, wie wir die Punkte der Schnittfläche \(F\) parametrisieren können. Ein Punkt \((x;y;z)\in F\) muss alle Bedingungen von \(Z\) und \(E\) zugleich erfüllen:$$x^2+y^2\le4\quad;\quad 0\le z\le4\quad;\quad z=1+\frac x2$$Die Bedingung für \(E\) schränkt die Werte für \(x\) ein, denn:$$0\le z\le4\implies0\le1+\frac x2\le4\implies-1\le\frac x2\le 3\implies -2\le x\le6$$Weiter sind die Werte für \(x\) eingeschränkt durch:$$x^2+y^2\le4\implies x^2\le4-y^2\implies x^2\le4\implies-2\le x\le2$$Daher können wir die Fläche \(F\) in Polarkoordinaten wie folgt parametrisieren:$$\vec r=\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x\\y\\1+\frac x2\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}r\cos\varphi\\r\sin\varphi\\1+\frac r2\cos\varphi\end{pmatrix}\quad;\quad r\in[0;2]\quad;\quad\varphi\in[0;2\pi]$$

Zur Bestimmung des Oberflächenintegrals benötigen wir noch das Flächenelement:$$d\vec o=\left(\frac{\partial\vec r}{\partial r}dr\right)\times\left(\frac{\partial\vec r}{\partial \varphi}d\varphi\right)=\begin{pmatrix}\cos\varphi\\\sin\varphi\\\frac 12\cos\varphi\end{pmatrix}\times\begin{pmatrix}-r\sin\varphi\\r\cos\varphi\\-\frac r2\sin\varphi\end{pmatrix}dr\,d\varphi$$$$\phantom{d\vec o}=\begin{pmatrix}-\frac r2\sin^2\varphi-\frac r2\cos^2\varphi\\-\frac r2\sin\varphi\cos\varphi+\frac r2\sin\varphi\cos\varphi\\r\cos^2\varphi+r\sin^2\varphi\end{pmatrix}dr\,d\varphi=\begin{pmatrix}-\frac r2\\0\\r\end{pmatrix}dr\,d\varphi=\begin{pmatrix}-1\\0\\2\end{pmatrix}\frac r2\,dr\,d\varphi$$Der Betrag des Flächenelementes ist daher:$$do=\sqrt{(-1)^2+0^2+2^2}\cdot\frac r2\,dr\,d\varphi=\frac{\sqrt5}{2}\,r\,dr\,d\varphi$$

Nun haben wir alle Informationen gesammelt:

$$I=\int\limits_F z\,do=\int\limits_{r=0}^{2}\;\int\limits_{\varphi=0}^{2\pi}\left(1+\frac r2\cos\varphi\right)\frac{\sqrt5}{2}\,r\,dr\,d\varphi=\frac{\sqrt5}{2}\int\limits_{r=0}^{2}\;\int\limits_{\varphi=0}^{2\pi}\left(r+\frac {r^2}2\cos\varphi\right)\,dr\,d\varphi$$$$\phantom{I}=\frac{\sqrt5}{2}\int\limits_{r=0}^{2}\left[r\varphi+\frac {r^2}2\sin\varphi\right]_{\varphi=0}^{2\pi}dr=\frac{\sqrt5}{2}\int\limits_{r=0}^{2}2\pi r\,dr=\frac{\sqrt5}{2}\left[\pi\,r^2\right]_{r=0}^2=2\sqrt5\,\pi$$

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Hallo

sorry ich habe übersehen dass nur die Fläche der Ellipse gesucht ist.

1. schneide den Zylinder mit der Ebene  gibt Ellipse . dann hast du 3 Integrale_ a) der Kreis in der  z=0 ebene, Normale  in z Richtung, b) ellipse mit normale als senkrechte auf der Schnittebene. 3. Restzylinder, Normale radial.  dann einfach das oberflächenintegral, ich denke wieder mal am besten Zylinderkoordinaten.

Hier das Bildchen, und nochmal sag uns was du kannst und wo du Schwierigkeiten hast und stell nicht ohne jeden Kommentar einfach deine HA hier rein. die aufgaben zeigen eigentlich, dass du kein Studienanfänger bist.

die Ellipse:   X = (0, 0, 1) + (-2 cos(t), 2 sin(t), -1 cos(t))  

und ein Bildchen deiner  FläBildschirmfoto 2021-08-24 um 18.27.31.png

Text erkannt:

E

che

Gruß lul

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