0 Daumen
355 Aufrufe

Aufgabe:

\( M=\left\{(x, y) \in \mathbb{R}^{2}: 1 \leqslant x^{2}+y^{2} \leqslant 4, y \geqslant 0\right\} \)

Meine Aufgabe lautet |M| zu berechnen.


Problem/Ansatz:

Ich habe die folgenden Grenzen ausgerechnet:

\(-2  \leqslant x \leqslant 2\)

\( \sqrt{1-x^2} \leqslant y \leqslant \sqrt{4-x^2}\)

Daraus erhalte ich das folgende Doppelintegral:

\( \int \limits_{-2}^{2} \int \limits_{\sqrt{1-x^{2}}}^{\sqrt{4 -x^{2}}}1 d y d x \)

Ich nehme also f(x,y) = 1 an... da nicht gegeben ist

Das ist aber schwer auszurechnen.

und ich weiß nicht wie ich hier auf 3/2PI kommen soll.


Alternativ kann ich das ja auch auf dem normalen weg ausrechnen:

\( \int \limits_{0}^{\pi} \int \limits_{1}^{2} r d r d \varphi=\left[\frac{r^{2}}{2}\right]_{1}^{2} \frac{4}{2}-\frac{1}{2}=\frac{3}{2} \cdot \frac{\pi}{2}=\frac{3 \pi}{2} \)

ich verstehe hier pi nicht. habe einfach geraten so dass 3/2PI rauskam.

oder einfach großer kreis - kleiner kreis und das 1/2...

Ich weiß aber nicht ob bei dieser Aufgabe der normale Weg gefragt ist oder die erste version.

Avatar von

1 Antwort

+1 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Die Menge$$M=\{(x,y)\in\mathbb R^2: 1\le x^2+y^2\le 4\,,\,y\ge0\}$$ist in kartesischen Koordinaten sehr unangenehm zu handhaben. Daher wählen wir Polarkoordinaten:$$\binom{x}{y}=\binom{r\cos\varphi}{r\sin\varphi}\quad;\quad dx\,dy=r\,dr\,d\varphi$$Wegen \(x^2+y^2=r^2\) gilt \(1\le r^2\le4\) bzw. \(1\le r\le 2\).

Wegen \(y\ge0\) muss \(\sin\varphi\ge0\) gelten, das heißt: \(0\le\varphi\le\pi\).

Damit gilt nun:$$|M|=\int\limits_1^2r\,dr\int\limits_0^{\pi}d\varphi=\left[\frac{r^2}{2}\right]_1^2\cdot\left[\varphi\right]_0^\pi=\left(\frac{4}{2}-\frac{1}{2}\right)\cdot\pi=\frac{3}{2}\pi$$

Avatar von 148 k 🚀

Hallo,

ok habs verstanden. also sollte man doch mit sin cos rechnen...

dachte es gibt noch einen anderen weg. aber sogar mit wolfram konnte ich dieses integral nicht lösen.

auf diese art ist es einfach. bei mir war pi/4 aber falsch. pi macht mehr Sinn, da ein es ein Halbkreis und somit 90° ist.


vielen dank

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community