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Doppelintegration

Hey und zwar lerne ich gerade für Analysis 2 und mache die Hausaufgaben dieses Semesters, jedoch hatten wir solch eine Aufgabe nicht im letzten Semester und bin deshalb etwas überfragt wie man nach y integrieren soll..

Aufgabe:

Bild_2023-01-17_144648638.png

Mein Ansatz:

x ∈ [0,2]

y ∈ [0,3]

\( \int\limits_{0}^{3} [( \frac{1}{2} \) * x* sin(y3)]02 dy

\( \int\limits_{0}^{3} [ 4( \frac{1}{2} \) * sin(y3) - 0 * sin(y3)]02 dy

\( \int\limits_{0}^{3} 2*sin(y^3)\) dy

? ab da komme ich nicht mehr weiter.

Vielen Dank schonmal im Voraus!!

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Bei dem Gebiet \(G\) handelt es sich um ein Dreieck:

blob.png

Deine Parametrisierung \((x\in[0;2]\;;\;y\in[0;3])\) beschreibt jedoch ein Rechteck. Daher muss die Menge \(G\) zunächst korrekt parametrisiert werden. Die naheliegendste Parametrisierung ist, die Gerade \(y=\frac32x\) als Untergrenze für die \(y\)-Werte anzusehen:$$G=\left\{(x;y)\in\mathbb R^2\,|\,0\le x\le2\;\land\;\frac32x\le y\le3\right\}$$Das würde aber bedeuten, dass wir zuerst über \(dy\) bei festgehaltenem \(x\) integrieren müssen und anschließend über \(dx\) integrieren müssen. Das führt uns auf exakt dasselbe Problem, das du aktuell hast, nämlich das Integral von \(\sin(y^3)\) zu bestimmen.

Zur Umgehung dieses Problems parametrisieren wir die Menge \(G\) anders:$$G=\left\{(x;y)\in\mathbb R^2\,|\,0\le y\le3\;\land\;0\le x\le\frac23y\right\}$$Jetzt müssen wir nämlich zuerst über \(dx\) bei festgehaltenem \(y\) integrieren, wodurch das Integral sehr einfach wird:$$I=\iint\limits_G x\sin(y^3)\,dx\,dy=\int\limits_{y=0}^3\;\,\int\limits_{x=0}^{\frac23y} x\sin(y^3)\,dx\,dy=\int\limits_{y=0}^3\left[\frac{x^2}{2}\sin(y^3)\right]_{x=0}^{\frac23y}dy$$$$\phantom I=\int\limits_{y=0}^3\frac29y^2\sin(y^3)\,dy=\frac{2}{27}\int\limits_{y=0}^33y^2\sin(y^3)\,dy=\frac{2}{27}\left[-\cos(y^3)\right]_{y=0}^3$$$$\phantom I=\frac{2}{27}\left(-\cos(27)+\cos(0)\right)=\frac{2}{27}\left(1-\cos(27)\right)\approx0,0957$$Beachte, dass die Zahl \(27\) im Argument des Cosinus keine Gradangabe ist.

Avatar von 152 k 🚀

Danke dir vielmals für die anschauliche Erklärung!! hast mir sehr weitergeholfen :)

Wie kamst du btw auf 3/2 bzw 2/3?

Für \(y=0\) geht \(x\) von \(0\) bis \(0\).

Für \(y=3\) geht \(x\) von \(0\) bis \(2\)

Der linke Rand von \(x\) ist immer \(0\), der rechte Rand ist \(\frac23y\) und wächst linear.

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