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Aufgabe:

Die Parabel y2 = 4x rotiert um die x-Achse. Ermitteln Sie die Mantelfläche des entstandenen Rotationskörpers im Bereich 0 ≤ x ≤ 12.

Hinweis: Das Integral ist durch Substitution zu lösen!


Problem/Ansatz:

Ich bekomme das richtige Integral nicht aufgestellt und weiß nicht wie ich es anschließend lösen muss.

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ch bekomme das richtige Integral nicht aufgestellt

Du könntest "Mantelfläche eines Rotationskörpers" recherchieren - in Deinem Lehrmaterial oder im WEB - oder, wenn es nicht eilt, einfach auf die Lösung hier warten.

Die Formel kenne ich, bekomme das richtige Integral trotzdem nicht aufgestellt.

Wie weit genau kommst du denn, und was genau ist dann das Problem?

Was in der Formel, die du kennst kannst du nicht einsetzen? f(x),f'(x) oder ? ? ?

lul

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Aloha :)

Die Formel für die Mantelfläche \(M\) bei Rotation einer Funktion \(f(x)\) und die x-Achse lautet:$$M=\int\limits_{x_1}^{x_2}2\pi \cdot f(x)\cdot\sqrt{1+f'(x)^2}\,dx$$

Hier soll die Parabel \(y^2=4x\) im Intervall \([0;12]\) um die x-Achse rotieren. Daher setzen wir:$$f(x)\coloneqq\sqrt{4x}=2\sqrt x\quad;\quad f'(x)=2\cdot\frac{1}{2\sqrt x}=\frac{1}{\sqrt x}\quad;\quad x\in[0;12]$$in die Formel von oben ein:$$M=\int\limits_0^{12}2\pi\cdot2\sqrt x\cdot\sqrt{1+\left(\frac{1}{\sqrt x}\right)^2}\,dx=4\pi\int\limits_{0}^{12}\sqrt x\cdot\sqrt{1+\frac1x}\,dx=4\pi\int\limits_0^{12}\sqrt{x+1}\,dx$$

Substituiere nun:$$u\coloneqq x+1\quad;\quad\frac{du}{dx}=1\;\text{ bzw. }\;dx=du\quad;\quad u(0)=1\;;\;u(12)=13$$und erhalte eine einfaches Integral:$$M=4\pi\int\limits_1^{13}\sqrt u\,du=4\pi\int\limits_{1}^{13} u^{\frac12}\,du=4\pi\left[\frac23u^{\frac32}\right]_1^{13}=\frac{8\pi}{3}\left(13\sqrt{13}-1\right)\approx384,30$$

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