Lijnintegraal over een pad

Moderators: dirkwb, Xilvo

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Lijnintegraal over een pad

lijnintegraal.JPG
lijnintegraal.JPG (25.07 KiB) 841 keer bekeken
Bepaal
\(\int_C\mbox{xds}\)
C is de curve van bovenstaande figuur.
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

ik heb
\(\frac{-7}{30}\)
onder voorbehoud van fouten

greens theorema
\(\int_{C} L\, dx + M\, dy = \int \int_{D} \left(\frac{\partial M}{\partial x} - \frac{\partial L}{\partial y}\right)\, dA\)
http://en.wikipedia.org/wiki/Green's_theorem
\(L = y-x\)
\(M = y-x^2\)
dus
\( \int_{0}^{1} \int_{x^2}^{x } (-2x-y)\, dy \, dx = \frac{-7}{30 } \)
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Hoe kom je erbij dat \(x\mbox{d}s = \left( {y - x} \right)\mbox{d}x + \left( {y - x^2 } \right)\mbox{d}y\)?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

helaas, dat is er ver naast getrapt :D (lijn integralen is niet mijn ding)

hoe moet het in dit geval ? gewoon de booglengte nemen?
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Met parametrisatie r(t) waarbij x = g(t) en y = h(t), geldt:
\(\int\limits_C {f\left( {x,y} \right)\mbox{d}s} = \int\limits_{t_1 }^{t_2 } {f\left( {g\left( t \right),h\left( t \right)} \right)} \left\| {\vec r'\left( t \right)} \right\|\mbox{d}t\)
Waar de parameterkromme C doorloopt als t van t_1 tot t_2 gaat. Hierin is:
\(\left\| {\vec r'\left( t \right)} \right\| = \sqrt {\left( {\frac{{\mbox{d}x}}{{\mbox{d}t}}} \right)^2 + \left( {\frac{{\mbox{d}y}}{{\mbox{d}t}}} \right)^2 } \)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

even een herkansing nemen
\(ds = \sqrt{1+y'^2} dx\)
dus krijg ik
\(\int_{0}^{1} \sqrt{1+4 x^2} dx + \sqrt{2} = \frac{asinh\left( 2\right) +2\,\sqrt{5}}{4} \sqrt{2}\)
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Je moet nog met x vermenigvuldigen, dat maakt de integraal ook eenvoudiger.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

aha, met x om dat het de opgave is
\(\int x ds\)
?
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Klopt, dat is de f(x,y) uit m'n eerdere post.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

ja, 'k heb 'm terug door, was even lang geleden dat ik dit onderwerp heb gezien

even de correcte uitwerking dan

voor het 1e stuk:
\(ds = \sqrt{1+y'^2} dx=\sqrt{1+4x^2}\)
\(\int_{0}^{1} x \sqrt{1+4x^2} dx=\frac{5\,\sqrt{5}}{12}-\frac{1}{12}\)
voor het 2e stuk:
\(ds = \sqrt{1+y'^2} dx=\sqrt{2}\)
\(\int_{0}^{1} x \sqrt{2} dx = \frac{\sqrt{2}}{2}\)
(die x maakt de integraal zeker eenvoudiger, alhoewel ik het zonder die x ook wel simpel vindt)
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Let op de doorloopzin, het parabolisch stuk is in de andere richting.
(die x maakt de integraal zeker eenvoudiger, alhoewel ik het zonder die x ook wel simpel vindt)
Des te beter als je die andere ook simpel vindt natuurlijk, maar door die factor x scheelt het toch wel in uitwerking. Gewoon overgaan op x² in plaats van bijvoorbeeld goniometrie of hyperbolische functies als substitutie, dat is toch wel een verschil...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 6.905

Re: Lijnintegraal over een pad

ok, dan moet mijn eerste nog van grenzen veranderen, dus van teken
Des te beter als je die andere ook simpel vindt natuurlijk, maar door die factor x scheelt het toch wel in uitwerking. Gewoon overgaan op x² in plaats van bijvoorbeeld goniometrie of hyperbolische functies als substitutie, dat is toch wel een verschil...
idd, een verschil, meer zou geen problemen meer mogen geven :D
Het vel van de beer kunnen verkopen vraagt moeite tenzij deze dood voor je neervalt. Die kans is echter klein dus moeten we zelf moeite doen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.596

Re: Lijnintegraal over een pad

Met de parameter t werken, is hier het eenvoudigst. Zie ook bericht van TD.

y=x
\(\vec{r}_{t}=t.\hat{i}+t.\hat{j}\)
y=x kwadraat
\(\vec{r}_{t}=t.\hat{i}+t^2.\hat{j}\)
\(\int x.ds= \int x(t).dr= \int x(t).\frac{dr}{dt}.dt\)
met
\(\frac{dr}{dt}=Absolute\ waarde\ \ \frac{d\vec{r}}{dt}\)
\( \int_{0}^{1} t.\sqrt{2}.dt=\frac{1}{2}.\sqrt{2}\)
\( \int _{1}^{0} t.\sqrt{4t^2+1}.dt=\frac{1}{8} \int_{1}^{0} \sqrt{4t^2+1}.d(4t^2+1)\)
\(=\frac{1}{8}.\frac{2}{3}. ( 1-5\sqrt{5} ) =\frac{1}{12} - \frac{5}{12}.\sqrt{5}\)
Totaal is
\(\frac{1}{2}.\sqrt{2} + \frac{1}{12} -\frac{5}{12}.\sqrt{5}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 140

Re: Lijnintegraal over een pad

Je hoeft zelfs niet met de parameter t te werken :D

x = x

y = x

en

x = x

y = x²

Even simpel :D

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lijnintegraal over een pad

Parametreren in x zelf gaat hier inderdaad prima, maar omdat dat niet altijd gaat is het (zeker in het begin) geen slecht idee om dit soort opgaven op een consequente manier op te lossen (zie bovenvermelde formules), met parameter t. Is de methode helder en snap je dat allemaal al, dan moet dat natuurlijk niet.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer