[wiskunde] Dubbele integraal

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 316

Dubbele integraal

Hallo,

Ik moet de volgende dubbele integraal oplossen:
\(\iint_R xy^2dA\)
met R het gebied ingesloten door \(y=x^2\) en \(x=y^2\) in het eerste kwadrant van het xy-vlak.

Ik probeer deze gewoon op te lossen door middel van iteratie en heb de voorbeelden in mijn boek bekeken. Ik kies ervoor om x vast te zetten. De grenzen zijn dan de snijpunten van 2 lijnen. Deze zijn uiteraard x=0 en x=1. Dus tot nu toe heeft de integraal de vorm
\(\int_0^1 dx \int xy^2dy\)
Dan moeten de grenzen van de tweede integraal gekozen worden. Dit vind ik altijd een beetje vaag. Ik zou zeggen van \(y=0\) tot \(y=x^2\) maar het moet blijkbaar van \(y=x^2\) tot \(y=\sqrt{x}\) zijn. Dat is het eerste wat ik niet begrijp.

Verder splitsen ze bij de antwoorden de integraal als volgt op:
\(\int_0^1 xdx \int_{x^2}^{\sqrt{x}} y^2dy\)
Bij de voorbeelden in het boek staat erl altijd alleen dx of dy in de buitenste integraal (uiteraard afhankelijk van de gekozen iteratievolgorde). Maar nooit xdx of iets dergelijks. Waarom mag dit hier uit de binnenste integraal gehaald worden?

Alvast bedankt!

Gebruikersavatar
Berichten: 28

Re: Dubbele integraal

Oké, je eerste vraag is hoe je aan de grenzen komt?

Dat zit hem in het volgende:

Als je de grafiek tekent en je loopt van de x-as omhoog tot je de eerste lijn tegenkomt, dan is dat de lijn
\(y=x^2\)
. Dat is gelijk aan de ondergrens. Als je nu nog verder omhoog loopt kom je de lijn
\(y=\sqrt{x}\)
tegen. Dat is gelijk aan de bovengrens.

Als je 0 als ondergrens zou pakken, neem je ook het oppervlakte onder je grenzen mee (en dat wil je niet).

Je moet dus goed in de gaten houden wat de functie van de lijnen zijn, en die als grenzen nemen.

(Hetzelfde kan voor eerst integreren over dx, maar dan zorg je dat de lijnen in de vorm
\(x=..\)
staan.)

Vervolgens tel je alle "omhooggelopen" stukjes op en dat is de integratie van 0 tot 1.

Wat betreft dat andere, persoonlijk vind ik het op deze manier het makkelijkste:
\(\int_0^1 \int_{x^2}^{\sqrt{x}} xy^2dydx\)
Op deze manier gaat het in ieder geval nooit fout.

Ik hoop dat dit je helpt.

Gebruikersavatar
Berichten: 614

Re: Dubbele integraal

Puntje schreef: do 28 jun 2012, 13:09
Verder splitsen ze bij de antwoorden de integraal als volgt op:
\(\int_0^1 xdx \int_{x^2}^{\sqrt{x}} y^2dy\)
Bij de voorbeelden in het boek staat erl altijd alleen dx of dy in de buitenste integraal (uiteraard afhankelijk van de gekozen iteratievolgorde). Maar nooit xdx of iets dergelijks. Waarom mag dit hier uit de binnenste integraal gehaald worden?


Je eerste vraag is al verduidelijkt door Fertjuh, de grenzen zijn inderdaad al gegeven en dus krijg je
\(x^2 < y < \sqrt x\)


Voor je tweede vraag mag je de integraal als zodanig opsplitsen omdat je gebied y-simpel is gemaakt.

Omdat je dus eerst integreert over y, mag je x als constante zien en naar voren halen zoals hier.

Berichten: 316

Re: Dubbele integraal

Ok, helemaal duidelijk. Bedankt allebei!

Berichten: 316

Re: Dubbele integraal

Nog even een korte vraag over een andere dubbele integraal. Het gaat om
\(\iint_S (x+y)dA\)
met S het gebied in het eerste kwadrant van het xy-vlak, \(x^2+y^2\leq a^2\) en onder \(y=\sqrt{3}x\).

De integraal in poolcoordinaten luidt dan
\(\int_{0}^{\pi/3}d\theta \int_{0}^{a}r^2(\cos{\theta}+\sin{\theta})dr\)
.

Hier begrijp ik iets niet. Het eerste kwadrant houdt in integreren van \(0\) tot \(\pi/2\). Blijkbaar zorgt de lijn \(y=\sqrt{3}x\) ervoor dat \(\pi/2\) verandert in \(\pi/3\). Dit begrijp ik niet echt eigenlijk.

Edit:

Ik lag te slapen, ik heb hem al. ;)

Voor bijvoorbeeld \(x=1\) geldt \(y=\sqrt{3}\). In het driehoekje geldt dan \(\theta=\arctan{\sqrt{3}}=\pi/3\). Excuses.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Dubbele integraal

Je kan ook de transformatieformules (overgang cartesisch naar poolcoördinaten) invullen, dan volgt

y = sqrt(3) x

r.sin(t) = sqrt(3) r.cos(t)

tan(t) = sqrt(3)

t = ...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 316

Re: Dubbele integraal

Dat is ook wel handig inderdaad. Bedankt!

Reageer