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Einer Kugel r wird ein Drehkegel mit maximalem Volumen einegschrieben.

Ges. : Volumen des Drehkegels

V kegel: r^2 *pi*h/3  V kugel: 4/3 *r^3* pi
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Danke Mathecoach; von deinem Genie hätte ich mehr erwartet. Ich hatter mal eine ganz komplitückische Aufgabe, die aber effektiv auf das gleiche hinaus lief. Der Witz: Du musst dich von dieser algebraischen Darstellung lösen und Polarkoordinaten ( PK ) einsetzen; die Achse des Kegels bzw. Höhe des gleichschenkligen Dreiecks musst du dir als Abszisse denken.

Der Nullpunkt O der PK ist der linke Randpüunkt der Peripherie, so weit es mir gelingt, mich missverständlich auszudrücken. Die Mantellinie des Kegels sei s  =  OA ; den O diametral gegenüber liegenden Kreispunkt nenne ich  P.

Wir betrachten doch praktisch den über OP errichteten Thaleskreis; der Winkel OAP ist ein rechter. Für den Polarwinkel ß gilt somit die Beziehung


s  =  s  (  ß  )  =  2  R  cos  (  ß  )       (  1  )


die Polardarstellung des Kreises.  Für die dem Kegel zugeordneten Größen h und r  leitet man unmittelbar ab


h  =  s  cos  (  ß  )  =  2  R  cos  ²  (  ß  )       (  2a  )   

r  =  s  sin  (  ß  )  =  2  R  sin  (  ß  )  cos  (  ß  )    (  2b  )


Das ist alles, was wir wissen müssen. Keine quadratischen Gleichungen; kein großes Pipapo.


V  (  ß  )  =  r    h  =  8  R  ³   sin  ²  (  ß  )  cos  ^ 4  (  ß  )    (  3a  )


Wenn irgendwo, dann bewährt sich hier logaritmisches Rechnen, um dieses Potenzengewirr zu entflechten - DAS tu ich mir auf keinen Fall an.


F  (  ß  )  :=  ln  (  V  )  =  2  [  ln sin  (  ß  )  +  2  ln cos  (  ß  )  ]        (  3b  )

F  '  (  ß  )  =  0  =  ctg  (  ß  )  -  2  tg  (  ß  )  ===>   tg  (  ß  )  =  1  /  sqr  (  2  )    (  3c  )

Avatar von 1,2 k
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Ich betrachte das ganze nur mal zweidimensional. Der Kreis mit dem Mittelpunkt (r, 0) und dam Radius r hat die Gleichung

(x - r)^2 + y^2 = r^2
y = √(2rx - x^2)

Das ist dann auch die Nebenbedingung.

Hauptbedingung

V = 1/3 * pi * r^2 * h = 1/3 * pi * √(2rx - x^2)^2 * x = 2·pi·r·x^2/3 - pi·x^3/3

V' = 4·pi·r·x/3 - pi·x^2 = 0

x = 4/3·r

V = 2·pi·r·(4/3·r)^2/3 - pi·(4/3·r)^3/3 = 32/81·pi·r^3

Du solltest alles mit Zwischenschritten nochmal ordentlich aufschreiben und prüfen.
Alle meine Lösungen sind nicht auf Fehler geprüft.
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bitte eine Skizze

warum ist x= 4/3 * r

Das kommt halt raus wenn man die Gleichung 

4·pi·r·x/3 - pi·x2 = 0

löst. Du solltest eigentlich in der Lage sein eine quadratische Gleichung zu lösen.

@Anonym: Wie löst du O' denn nach x auf?

4·pi·r·x/3 - pi·x2 = 0

1. faktorisieren

x (4πr/3 - πx)=0

Hat 2 Lösungen

x1=0

4πr/3 = πx         |:π

4r/3 = x

siehe meine Antwort; eine Weiterentwicklung deines Ansatzes

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Avatar von 162 k 🚀
mein Fehler ich meinte den Mantel des Kegels !!

Die Skizze bleibt sich gleich. Dir bleibt einfach eine andere Rechnung.

Der Mantel sieht abgerollt so aus wie eine runde Torte, der ein Stück fehlt.

Die Schnittlänge s (Radius der Torte) entspricht der Seitenlinie des gezeichneten Kegels. Also nach Pythagoras

s^2 = (rKugel + x)2  + rKegel2

Die Bogenlänge der angeschnittenen Torte misst. 2πrKegel.

okay ich würde nun gerne das Beispel berechnen das mi der Kugel und ein Kegel ist eingeschrieben

 kannst du mir weierhelfen ich habe so begonnen (h-r)2 + r2(Kugel) =r(kugel)

Vkegel = r2*π*h/3 

dann muss ich mein r2 hier einsetzen

V=π * h / 3 * r2 + (  h -r )

wwie rechne ich denn weiter ??? ableiten - nullsetzen...oder kann mir jemad das vorrechnen?

Was soll denn jetzt genau extremal sein? Die Mantelfläche oder das Volumen?

HIer V=π * h / 3 * r2 + (  h -r )2   stimmt mit den Dimensionen etwas nicht Du rechnest Volumen plus Fläche.

gesucht ist das Volumen des Drehkegels LG

@Anonym: Soll nun doch das Volumen und nicht die Mantelfläche extremal sein?

Dann halte dich doch an die Antwort bei der bereits vorhandenen Aufgabe.

 V=π * h / 3 * r2 + (  h -r )2    ist wie gesagt falsch, schon von den Dimensionen her.

 Vkebgel=π * hKegel / 3 * rKegel2  

was ist denn der Radius ??

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