Volume ellipsoide mbv drievoudige integraal
-
- Berichten: 3
Volume ellipsoide mbv drievoudige integraal
Kan iemand me helpen om het volume te berekenen van een ellips mbv een drievoudige integraal?
f(x,y,z) = x²/a² + y²/b² + z²/c² = 1
Kan iemand mij zeggen wat de grenzen zijn?
Ik was eerst van plan alles te schrijven in bolcoordinaten, maar ik kan de Jacobiaan niet bepalen dan. Iemand een suggestie?
f(x,y,z) = x²/a² + y²/b² + z²/c² = 1
Kan iemand mij zeggen wat de grenzen zijn?
Ik was eerst van plan alles te schrijven in bolcoordinaten, maar ik kan de Jacobiaan niet bepalen dan. Iemand een suggestie?
- Berichten: 368
Re: Volume ellipsoide mbv drievoudige integraal
Bereken eerst het volume van het deel waarvoor x>0 y>0 en z>0.
De grenzen voor z bekom je door x en y vast te zetten en z te berekenen voor die x en y
De grenzen gaan dus van 0 tot
We noemen die bovengrens kortweg A.
Eigenlijk integreer je dan een verticaal torentje in functie van x en y.
De grenzen voor y bekom je door naar de doorsnede te kijken van de ellipsoide en het xy-vlak.
Die doorsnede is de ellips
We houden de x vast en integreren naar y tussen de grenzen 0 en
Op dit moment hebben we de inhoud van een schijfje evenwijdig met het yz vlak.
Een derde integratie ontstaat door het resultaat te integreren naar x tussen de grenzen 0 en a.
De integraal is dus
Of dit de meest praktische weg is, is maar de vraag!
De grenzen voor z bekom je door x en y vast te zetten en z te berekenen voor die x en y
De grenzen gaan dus van 0 tot
\( c.\sqrt{1 - (x^2/a^2) -(y^2/b^2)} \)
We noemen die bovengrens kortweg A.
Eigenlijk integreer je dan een verticaal torentje in functie van x en y.
De grenzen voor y bekom je door naar de doorsnede te kijken van de ellipsoide en het xy-vlak.
Die doorsnede is de ellips
\( x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1 \)
We houden de x vast en integreren naar y tussen de grenzen 0 en
\( b.\sqrt{1 - (x^2/a^2)} \)
We noemen die bovengrens kortweg B.Op dit moment hebben we de inhoud van een schijfje evenwijdig met het yz vlak.
Een derde integratie ontstaat door het resultaat te integreren naar x tussen de grenzen 0 en a.
De integraal is dus
\( \int_0^a dx \int_0^B dy \int_0^A dz \)
Uiteindelijk hebben we de inhoud van een vierde van de ellipsoide.Of dit de meest praktische weg is, is maar de vraag!
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.
De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.
De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.
-
- Berichten: 42
Re: Volume ellipsoide mbv drievoudige integraal
Je kan altijd natuurlijk een geschikt eigen coördinaatstelsel definiëren waarin de ellipsoide makkelijk kan beschreven wordenDiabetic schreef:Kan iemand me helpen om het volume te berekenen van een ellips mbv een drievoudige integraal?
f(x,y,z) = x²/a² + y²/b² + z²/c² = 1
Kan iemand mij zeggen wat de grenzen zijn?
Ik was eerst van plan alles te schrijven in bolcoordinaten, maar ik kan de Jacobiaan niet bepalen dan. Iemand een suggestie?
Definieer namelijk ellipsoïdecoördinaten als
\(\left \{\begin{array}{l}x=\rho a\sin \theta \cos \varphi\\y=\rho b\sin \theta \sin \varphi\\z=\rho c\cos \theta\end{array}\right. \)
met\(\rho \in \left[ 0,1\right] ,\theta \in \left[ 0,\pi \right] ,\varphi \in \left[ 0,2\pi \right] \)
Dan leert een eenvoudige berekening dat je de determinant van de Jacobiaan als volgt vindt:
\(D_{r\theta \varphi }\left( x,y,z\right) =\left\vert \begin{array}{lll}a\sin \theta \cos \varphi & \rho a\cos \theta \cos \varphi & -\rho a\sin \theta \sin \varphi \\b\sin \theta \sin \varphi & \rho b\cos \theta \sin \varphi & \rho b\sin \theta \cos \varphi\\c\cos \theta &\rho c\cos \theta & 0\end{array}\right \vert= abc\rho^² \sin\theta\)
(de berekening laat ik voor jou, is analoog aan die van de bolcoördinaten)Dan volgt eenvoudig dat
\(I=\iiint_{G}dxdydz=\int_{0}^{1}\int_{0}^{\pi}\int_{0}^{2\pi}abc\rho ^{2}\sin \theta d\varphi d\theta d\rho\)
\(=abc\int_{0}^{1}\rho ^{2}d\rho \int_{0}^{\pi}\sin \theta d\theta \int_{0}^{2\pi }d\varphi \)
\(=abc\left[ \frac{\rho ^{3}}{3}\right] _{0}^{1}\left[ -\cos \theta \right] _{0}^{\pi }\left[ \varphi \right] _{0}^{2\pi }\)
\(=\frac{4\pi abc}{3}\)
-
- Berichten: 3
Re: Volume ellipsoide mbv drievoudige integraal
Oke, ik snap het. Ellipscoördinaten zijn dus een variant van bolcoördinaten waarbij x=x/a zeg maar.
Dat had ik dus niet gedaan. Ik had mijn rho vervangen door respectievelijk a,b,c en geraakte er dan niet uit.
Nu, dus wel.
Bedankt
Dat had ik dus niet gedaan. Ik had mijn rho vervangen door respectievelijk a,b,c en geraakte er dan niet uit.
Nu, dus wel.
Bedankt