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Aufgabe:

Ein Körper im Halbraum {(x, y, z)^T ∈ R^3: z ≥ 0} wird durch die Flächen mit den Gleichungen x = 2; y = 0 und

z = (x − 1)3 − y2 begrenzt. Berechnen Sie sein Volumen.


Problem/Ansatz:

Ich habe leider keinen Ansatz für diese Aufgabe gefunden. Meines Erachtens fehlen hier teilweise die Grenzen in x und y Richtung. Was übersehe ich bei der Aufgabenstellung?

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Hallo

auch ich kann hier keinen abgeschlossenes Volumen sehen

lul

auch ich kann hier keinen abgeschlossenes Volumen sehen

Ich sehe sogar zwei (symmetrisch zu y=0 gelegene) mit einem Volumen von jeweils 4/33

Ich sehe sogar zwei (symmetrisch zu y=0 gelegene) mit einem Volumen von jeweils 4/33

Was war dein Ansatz zum berchnen der Volumina? Ich habe einige zeit recherchiert und weder im Skript meiner Uni, auf YouTube oder in einem Forum eine ähnliche Aufgabe, bzw. einen Lösungsansatz gefunden.

Man berechnet zunächst die Fläche, die beim Schnitt des Körpers mit einer Ebene parallel zu x=0 entsteht und dann das Volumen durch Integration all dieser Flächen.

1 Antwort

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Hallo,

Willkommen in der Mathelounge!

Man berechnet zunächst die Fläche ...

richtig, und besser macht man sich vorher überhaupt ein Bild, wie das ganze aussieht. Ich gehe im folgenden davon aus, dass wir den Teil mit \(y\ge0\) betrachten. Die andere Seite wäre genauso groß.

https://www.desmos.com/calculator/hzcj0zcesd

Die grüne Fläche ist die Grundfläche des Körpers, dessen Volumen gesucht ist. An der grünen Kante nach links oben ist die Z-Koordinate \(=0\). Diese Grenze folgt der Funktion$$y^2 = (x-1)^3 \quad \{x \le 2 \land y \ge 0\}$$Rechts unten im Eck, ist \(z=1\). Die blauen Linien sind Höhenlinien. Den Punkt rechts unten kann man verschieben, Es wird jeweils das aktuelle \(z\) angezeigt.

Tipp: bei sowas vor der Rechnung grob schätzen. Ich schätze \(V \lt 1/6\)!$$\begin{aligned}V &= \int\limits_{x=1}^{2} \int\limits_{y=0}^{\sqrt{(x-1)^3}} \left((x − 1)^{3} − y^{2}\right)\,\text dy\, \text{d}x\\ &= \int\limits_{x=1}^{2}  \left[(x-1)^3y- \frac13y^3 \right]_{y=0}^{\sqrt{(x-1)^3}}\, \text{d}x \\&= \int\limits_{x=1}^{2}  \frac23(x-1)^3 \sqrt{(x-1)^3}\, \text{d}x\\&= \int\limits_{x=1}^{2}  \frac23(x-1)^{9/2}\, \text{d}x \\&= \left[ \frac{4}{33}(x-1)^{11/2}\right]_{x=1}^{2} \\ &= \frac{4}{33}\end{aligned}$$Das passt zu der Schätzung! (und zum Ergebnis von hj!) Falls Du Fragen hast, so melde Dich bitte.

Gruß Werner

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