[wiskunde] stelling van green

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 8

[wiskunde] stelling van green

Hallo

wie kan mij op weg helpen met dit type van opgaves: (eventueel het verband met vectorvelden)

Bereken met behulp van de stelling van Green de oppervlakte buiten een klavertje vier (r=sin(2*theta)) en binnen een klavertje drie (r=sin(3*theta)).

Bereken als toepassing van de stelling van Green de oppervlakte tussen een klavertje vier met vgl in poolcoördinaten r=2*sin(2*theta) en de cirkel met vgl x^2+y^2=2 (in het eerste kwadrant).

Alvast bedankt

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] stelling van green

Voor
\(r=f(\theta)\)
We herschrijven in parametervorm:
\(\left\{ \begin{array}{rcl}x=f(\theta)cos\theta\\ y=f(\theta)sin\theta\end{array}\right.\)
\(\left\{ \begin{array}{rcl}dx = (f'*cos\theta - f*sin\theta)d\theta\\ dy = (f'*sin\theta + f*cos\theta)d\theta\end{array}\right.\)
Het volgende volgt uit Green:
\(Opp(G) = \iint_G dxdy = \frac{1}{2} \oint_C xdy-ydx\)
en
\(xdy-ydx = f^2d\theta\)
Als je dat dus invult in die formule voor de oppervlakte krijg je:
\(Opp(G) = \frac{1}{2}\int_{\theta1}^{\theta2}f^2(\theta)d\theta\)
En die laatste formule kan je dan toepassen op je klavertjes door gewoon f in te vullen.

Opmerking: het rekenwerk heb ik weggelaten, maar dat heb je normaal gezien in je cursus Analyse wel gezien.

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Bedankt voor je antwoord, ik kan op die manier enkel de oppervlakte van een klavertje berekenen, stel nu dat ik de enkel oppervlakte wil die buiten de cirkel x^2 + y^2 = 2 ligt?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] stelling van green

Bedankt voor je antwoord, ik kan op die manier enkel de oppervlakte van een klavertje berekenen, stel nu dat ik de enkel oppervlakte wil die buiten de cirkel x^2 + y^2 = 2 ligt?
Omdat het een cirkel is zou ik in eerste plaats gewoon de gekende formule gebruiken:
\(Opp = r^2*\pi\)
Maar als je het met Green-Riemann wil doen, kan je de parametervergelijking van je cirkel opstellen, dan kan je weer dx en dy berekenen en integreren.

Je kan ook gewoon de cirkel in poolcoördinaten zetten en dan kan je ineens de formule van hierboven opnieuw toepassen. Je kan in dit geval rechtstreeks uit de vergelijking afleiden dat het een cirkel met middelpunt de oorsprong en straal
\(\sqrt 2\)
, dus kan je zeggen dat de vergelijking in poolcoördinaten
\(r = \sqrt 2\)
is.

En dan krijg je:
\(Opp(G) = \frac{1}{2}\int_{\theta1}^{\theta2}r^2d\theta = \frac{1}{2}\int_{0}^{2\pi}2d\theta = 2\pi (=(\sqrt 2)^2\pi)\)

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Akkoord, maar ik kan toch zomaar niet opp klavertje - opp cirkel doen? Ik zoek de oppervlakte van het klavertje (bv. r:=2sin(2t) dat buiten de cirkel (bv. x^2+y^2=2) ligt (enkel in het eerste kwadrant)

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] stelling van green

Zie ook hier.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Zie ook hier.
bedankt, maar dat helpt me weinig verder.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] stelling van green

Het is toch dezelfde opgave? TS vraagt zich hetzelfde af als jij hierboven:
Ik kan toch niet zomaar de oppervlakte van de klaver aftrekken van de oppervlakte van de cirkel veronderstel ik..
Het antwoord is nee:
yoralin schreef:De kromme C = de boord van het gebied, bestaat hier uit twee stukken : een cirkelboogje en een gedeelte van (de rand van) het klavertje vier.

(Opletten met de parametristatie van de cirkelboog : 'eindpunt' van de ene kromme = 'beginpunt' van de andere !)


en
Je moet integreren over de kromme die het gebied begrenst. Je kan de snijpunten van beide krommen vinden...?
Begin eens met de laatste vraag: kun je de snijpunten van beide krommen vinden?
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Phys schreef:Het is toch dezelfde opgave? TS vraagt zich hetzelfde af als jij hierboven:

Het antwoord is nee:



en

Begin eens met de laatste vraag: kun je de snijpunten van beide krommen vinden?
sqrt(2)=2*sin(2*t) geeft twee oplossingen voor t?

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] stelling van green

Ik neem aan de je met "nee" bedoelt dat je de snijpunten niet kunt vinden. Het zou handig zijn als je even laat zien wat je geprobeerd hebt en wat je niet begrijpt. Het klavertje wordt beschreven door r(t)=2sin(2t). De cirkel door r(t)=sqrt(2).

We zijn geïnteresseerd in het eerste kwadrant, wat betekent
\(0\leq t\leq\frac{\pi}{2}\)
. Zoals je in het plaatje in het andere topic kunt zien, zijn er in dit kwadrant twee snijpunten. We zijn dus op zoek naar twee t-waarden waarvoor geldt
\(\begin{cases}2\sin(2t)=\sqrt 2 \\0\leq t\leq\frac{\pi}{2}\)
\\edit: je hebt je bericht gewijzigd, dus mijn eerste zin klopt niet meer. Het antwoord is hierboven te lezen ;)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Bedankt, een of andere dubbele integratie doen van t1 tot t2 nu?

t1 zou Pi/8 moeten zijn en t2 Pi/2-Pi/8, klopt dat?

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] stelling van green

t1 zou Pi/8 moeten zijn en t2 Pi/2-Pi/8, klopt dat?
Yep: t1=pi/8 en t2=3.pi/8!
Bedankt, een of andere dubbele integratie doen van t1 tot t2 nu?
\(\frac{1}{2}\int_{C}^{}xdy-ydx\)
is het oppervlak omsloten door de kromme C. De kromme C die het bedoelde oppervlak omsluit bestaat uit twee delen: een stukje cirkelboog C1 en een stukje van de klaver C2. Nu we de snijpunten hebben gevonden, kennen we C. We moeten echter nog een slimme aanpassing maken in het functievoorschrift van een van de krommen (translatie van t) om ervoor te zorgen dat we de integraal kunnen opsplitsen in twee delen.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] stelling van green

Lol, ik had het verkeerd begrepen, ik dacht dat je de oppervlaktes van die figuren individueel moest hebben.

Berichten: 8

Re: [wiskunde] stelling van green

Phys schreef:Yep: t1=pi/8 en t2=3.pi/8!
\(\frac{1}{2}\int_{C}^{}xdy-ydx\)
is het oppervlak omsloten door de kromme C. De kromme C die het bedoelde oppervlak omsluit bestaat uit twee delen: een stukje cirkelboog C1 en een stukje van de klaver C2. Nu we de snijpunten hebben gevonden, kennen we C. We moeten echter nog een slimme aanpassing maken in het functievoorschrift van een van de krommen (translatie van t) om ervoor te zorgen dat we de integraal kunnen opsplitsen in twee delen.
bedankt voor je uitleg, maar ik zie niet in hoe ik nu de integraal verder moet opstellen.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] stelling van green

[Het is een beetje lastig uitleggen zonder plaatje, dus ik adviseer om een schetsje te maken of te kijken naar het plaatje uit vorige link]

De kromme C bestaat uit twee delen: een stuk cirkelboog C1 en een stuk klaver C2. Apart worden die stukken beschreven door:
\(C_1=\sqrt{2}(\cos t,\sin t)\)
met
\(t_1\leq t\leq t_2\)
\(C_2=2\sin(2t)(\cos t,\sin t)\)
met
\(t_1\leq t\leq t_2\)
Maar op deze manier worden de twee delen tegelijkertijd beschreven als t van t1 tot t2 loopt. We willen de totale kromme C opsplitsen in C1 en C2. Een manier om dit te doen is om de klaver C2 te beschrijven tussen t1 en t2, en vervolgens de cirkelboog C1 te beschrijven van t2 tot een geschikt tijdstip t3 erna. Er geldt t2-t1=pi/4, dus t3=t2+pi/4.

Dus we moeten een tijdstranslatie toepassen op het functievoorschrift van C1 hierboven zodat hetzelfde stuk cirkelboog wordt beschreven tussen t2 en t2+pi/4. Simpel:
\(C_1=\sqrt{2}(\cos (t-\frac{\pi}{4}),\sin (t-\frac{\pi}{4}))\)
met
\(t2\leq t\leq t_2+\frac{\pi}{4}\)
Nu geldt
\(\int _C=\int_{C_1}+\int_{C_2}=\int_{t1}^{t2}+\int_{21}^{t2+\pi/4}\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Reageer