[wiskunde] dubbele integraal

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 771

[wiskunde] dubbele integraal

Ik was bezig met een opgave op te lossen en ik kom iets anders uit dan bij de oplossingen, ben tevens niet helemaal zeker dat men oplossingsmethode juist is

Opgave: Bereken het volume van het ruimtestuk begrensd door de elliptische paraboloide x²+4y² = z, het vlak z = 0 en de cilinders y² = x en x² = y.

Dus de integraal die ik zou oplossen is:
\(\int_0^1 \int_{\sqrt{x}}^{x²} x² +4y² dy dx \)
=
\( \int_0^1 [x²y+2y³]_{\sqrt{x}}^{x²} dx \)
=
\(\int_0^1 x^4 - \sqrt{x^7} + 2x^6 -2\sqrt{x^3} dx \)
=
\( [\frac{x^5}{5} - \frac{2\sqrt{x^7}}{7} + \frac{2x^7}{7} - \frac{4\sqrt{x^5}}{5}]_{0}^{1} \)
=
\( \frac{-3}{5} \)
Bij de oplossing staat 3/7 , maar ik vind mijn fout niet...

EDIT: er zit een fout in men eerste integratie bij de 2de constante zie ik net

Maar volgens mij is dat niet de enige...

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

een andere fout: Men grenzen bij de integraal naar dy staan verkeerd, maar dit zou enkel mogen resulteren in een tekenfout

En elke keer ik deze opgave oplos, kom ik iets anders uit :s

Volgens mij is er een redeneringsfout

p.s. wat is de formule voor volume van een omwentelingslichaam in parametervoorstelling en poolcoordinaten?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] dubbele integraal

De fout zit al in je eerste stap.

4y^2 integreren geeft niet 2y^3 maar 4/3 y^3

Ik heb het ff snel uitgerekend met de computer en kom als eindresultaat -3/7 uit.

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Xenion schreef:De fout zit al in je eerste stap.

4y^2 integreren geeft niet 2y^3 maar 4/3 y^3

Ik heb het ff snel uitgerekend met de computer en kom als eindresultaat -3/7 uit.
awel ja, die fout had ik gevonden, maar toen ik het uitrekende kwam ik steeds iets anders uit, maar ik zal een telfout hebben gemaakt zeker

en weet iemand die formules uit men 2de post? =D>

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

de formule voor volume omwentelingslichaam in poolcoordinaten:

Is dat gewoon x = ρ cos θ

en y = ρ sin θ

Invullen in die gewone formule?

maar wat is die dx dan? is dat de jacobiaan ofzo?
\( \pi \int \rho sin² \theta dx \)


of zit ik er nu helemaal naast?

en wat is de formule dan voor parametervergelijkingen?

;)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Ik begrijp je vraag eigenlijk niet goed... Op welke manier is het lichaam nu gegeven? En je hebt het over een omwentelingsvolume, gewenteld om welke as dan?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Er zijn meerdere opgaven ;)

Bepaal het volume van volgende omwentelingslichamen:

a2) Het omwentelingslichaam dat ontstaat door het gebied begrensd door de x-as en de eerste boog van de cycloide

x = a(t-sin t)

y = a(1-cos t)

te laten wentelen om de symmetrie-as

a3) het omwentelingslichaam dat onstaat door de lus van de kromme

ρ =
\(\frac{acos2\theta}{cos\theta} \)
te laten wentelen om de x-as.

Het enige probleem is dat ik niet weet welke formule ik hiervoor moet gebruiken, of is een dubbele integraal gebruiken de enige mogelijkheid hier?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Ik ken geen "rechtstreekse" formules voor parametervoorstellingen of andere coördinaten.

Je kan wel uitgaan van de gekende formules en gepaste substituties gebruiken, bijvoorbeeld:
Tommeke14 schreef:Bepaal het volume van volgende omwentelingslichamen:

a2) Het omwentelingslichaam dat ontstaat door het gebied begrensd door de x-as en de eerste boog van de cycloide

x = a(t-sin t)

y = a(1-cos t)
De symmetrieas is de as bij x=pi*a. Door in de x-richting over pi*a te verschuiven, heb je een omwenteling rond de y-as en daarvoor heb je een standaardformule (met gegeven x = g(y)):
\(V = \pi \int_{y_1 }^{y_2 } {x^2 \,\mbox{d}y} \)
Nu zijn x en y functie van t en je verschuift x over pi*a naar links, dus je kan schrijven:
\(V = \pi \int_{t_1 }^{t_2 } {\left( \pi a -x\left( t \right) \right)^2 \frac{{\mbox{d}y}}{{\mbox{d}t}}} \mbox{d}t\)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Tommeke14 schreef:a3) het omwentelingslichaam dat onstaat door de lus van de kromme

ρ =
\(\frac{acos2\theta}{cos\theta} \)
te laten wentelen om de x-as.
Daarstraks had ik deze niet bekeken, maar een gelijkaardige strategie kan je hier gebruiken.

Nu wentel je om de x-as, dus dit keer (gewoon) de integraal van pi.y², overgaan naar theta.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Na invullen van de formule:
\(\pi \int_0^\pi (a(t-sint)-\pi a)² asint dt \)
=
\(\pi \int_0^\pi a³ sin t [(t-sin t)² - 2\pi(t-sint) + \pi ² dt]\)
=
\(\pi \int_0^\pi a³ sin t [t²-2tsin t + sin²t - 2\pi(t-sint) + \pi ² ]dt\)
En deze integraal lijkt me zo goed als onoplosbaar

ik zie niet direct hou ik die t-sint kan wegsubstitueren

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Tommeke14 schreef:Na invullen van de formule:
\( \int_0^\pi (a(t-sint)-\pi a)² asint dt \)
Er hoort nog een factor pi (pi.y² integreren voor het volume), verder klopt je integraal wel.

De integraal zelf is niet moeilijk, maar veel werk. Alles in t wat uitwerken levert verschillende termen (zoals sin³t, sin²t, t².sin(t), t.sin²t enzovoort) die allemaal apart te integreren zijn (substitutie, partiële integratie...). Niet leuk, maar doenbaar.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

had het net gemerkt van die pi

zijn die grenzen trouwens juist? want ik twijfelde of het van 0 tot pi of 2pi is

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Tot pi klopt want dan gaat de cycloïde van 0 tot zijn top aan de symmetrieas, dat volledig wentelen geeft het volume.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 771

Re: [wiskunde] dubbele integraal

andere (soortgelijke) opgave waar ik vastloop:

Bereken het volume van het lichaam begrensd door de sfeer met vergelijking x² +y²+z² = a² en het cilinderoppervlak met vergelijking x²+y² = ay

Ik moet volgens mij overgaan naar cilinder coordinaten:

x = Rcos t

y = Rsin t

de integraal wordt dan:
\(2 \int_{-a}^a\int_{-R\sqrt{asint-sin²t}}^{R\sqrt{asint-sin²t}}\sqrt{R²-a²} dR dt\)
maar dit kan niet kloppen want mijn 2 variabelen R en t komen voor in de grenzen van mijn integraal ;)

Gebruikersavatar
Berichten: 5.609

Re: [wiskunde] dubbele integraal

Je mist een dimensie (nu heb je iets in m^2 indien je m zou gebruiken)???? Als je een volume berekent, dan heb je op het eerste gezicht nog een z coördinaat nodig (zelfs in cilinder-coördinaten) en dus een derde integraal...
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-

Reageer