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Aufgabe:

Gesucht ist die Masse einer Achtelkugel A mit A = {(x,y,z)∈R2: x2+y2+z2 <= 4, x>=0, y>=0, z>=0}

Die Dichte ist gegeben durch ρ(x,y,z) = 3*x*z wobei (x,y,z) ∈ A

Gesucht ist die Masse mit Dreifachintegral in Polardarstellung


Problem/Ansatz:

Ich habe die Grenzen von r = 2, θ = pi/2, ϕ = pi/2 aufgestellt und als Grenzen jeweils von 0 beginnend eingesetzt.

Nun bin ich mir aber nicht sicher, ob ich einfach über die Dichtefunktion integrieren muss, oder ob ich diese mit der Ausgangsfunktion "verbinden" muss.


Danke für die Hilfe!

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Aloha :)

Die gegenene Achtelkugel kannst du in Kugelkoordinaten wie folgt abtasten:$$\vec r=\begin{pmatrix}r\,\cos\varphi\sin\vartheta\\r\,\sin\varphi\sin\vartheta\\r\,\cos\vartheta\end{pmatrix}\quad;\quad r\in[0;2]\;\;;\;\;\varphi\in\left[0\,;\frac{\pi}{2}\right]\;\;;\;\;\vartheta\in\left[0\,;\frac{\pi}{2}\right]$$Mit dem Volumenelement \(dV=r^2\,\sin\vartheta\,dr\,d\varphi\,d\vartheta\) erhalten wir die Masse:

$$M=\int\limits_V\rho(\vec r)\,dV=\int\limits_0^2dr\int\limits_0^{\pi/2}d\varphi\int\limits_0^{\pi/2}d\vartheta\,3\,\underbrace{r\cos\varphi\sin\vartheta}_{=x}\,\underbrace{r\,\cos\vartheta}_{=z}\;r^2\,\sin\vartheta$$$$\phantom{M}=3\int\limits_0^2r^4\,dr\int\limits_0^{\pi/2}\cos\varphi\,d\varphi\int\limits_0^{\pi/2}\sin^2\vartheta\,\cos\vartheta\,d\vartheta$$$$\phantom{M}=3\cdot\left[\frac{r^5}{5}\right]_0^2\cdot\left[\sin\varphi\right]_0^{\pi/2}\cdot\left[\frac{1}{3}\sin^3\vartheta\right]_0^{\pi/2}=\left[\frac{2^5}{5}-0\right]\cdot\left[1-0\right]\cdot\left[1^3-0\right]=\frac{32}{5}$$

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Hallo

nein die Dichtefunktion über das 3 fach Integral zu bestimmen gibt die masse, du summierst ja über ρdV=dm und das richtige dV in Kugelkoordinaten.

Gruß lul

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