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Aufgabe:

Im folgenden Bild wird die geschlossene Kurve einmal durchlaufen. Bestimme zu jedem Bereich die dazugehörige Windungszahl.

blob.png



Problem/Ansatz:

Für den blauen Bereich ist es klar, dass die Windungszahl n=0 ist und für den braunen Bereich sollte es n=-1 sein, da man sich dort im Uhrzeigersinn bewegt.

Aber die anderen Bereiche rot, grün und orange weiß ich nicht genau, ob ich die richtig verstehe, wie oft sich das dort bewegt.

Bei rot hätte ich gesagt, dass es n=2 wäre, aber bin mir nicht sicher, ob der brauen Anteil etwas abzieht oder nicht.

Könnte mir Jemand da auf die Sprünge helfen?


Hier eine kleine Beschreibung, wie man auf die Windungszahl kommen soll (kann man bei Wiki nachlesen):
Die Umlaufzahl einer Kurve \( \gamma \) in Bezug auf einen Punkt \( z_{0} \) stellt die Anzahl der Umrundungen entgegen der Uhrzeigerrichtung um \( z_{0} \) dar, wenn man dem Verlauf der Kurve folgt. Eine Umrundung in Uhrzeigerrichtung ergibt die negative Windungszahl -1.

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Du kannst das ganz einfach machen:

Nimm dir z.B. einen Punkt im roten Gebiet. Und dann zeichnest du von diesem Punkt eine Halbgerade nach außen. So, dass diese keine Schnittpunkte oder Ecken der Kurve enthält. also nur durch glatte Abschnitte geht.

Dann addierst du für jeden Schnittpunkt der Halbgeraden mit der Kurve

+1 wenn die Kurve dort gegen den Uhrzeigersinn läuft

-1 wenn die Kurve dort im Uhrzeigersinn läuft


Siehe auch:

https://studip.tu-braunschweig.de/sendfile.php?type=0&file_id=cdbf5297d17c55b2bd3e023a31ff8673&file_name=met3_ch_1_e_201128.pdf

Das ist ein toller Trick, dann müsste insgesamt rot n=3, grün n=2, orange n=1, braun n=-1 und blau n=0 sein.

Macht das bei dir auch Sinn? Also würdest du auf das selbe kommen?

Ja, das ist so korrekt.

Super vielen Dank!

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