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Aufgabe:

Berchne das volumen des Bikonkavs

volumenberchnung mit funktion \(y=56-\sqrt{52^2-x^2}\)

Grenzen wären 0 und 26


Problem/Ansatz:

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Bis wohin geht die Wurzel

y = 56 - √ (x * 52^2) - x^2
oder
y = 56 - √ (x ) * 52^2 - x^2
oder
y = 56 - √ (x * 52^2 - x^2 )

Das ist weder ein Volumen noch eine Fläche, sondern eine Linie, unten blau eingezeichnet.

blob.png

Falls das Volumen des Rotationskörpers für die Rotation dieser Linie mit den Grenzen x1 = 0 und x2= 26 um die x-Achse gemeint wäre, dann sollst Du das so mitteilen.

Das würde dann etwa so aussehen, wäre aber nicht konkav:

blob.png

unter der Wurzel steht 52²-x²

unter der Wurzel steht 52²-x²

Wie lautet die vollständige Funktion wirklich?

Soll ihr Graph rotiert werden, und wenn ja um welche Achse/Achsen?

y=56-\( \sqrt{52²-x²} \)

Es soll um die x-Achse rotiert werden

Nachdem das nun geklärt ist: Es gibt dazu eine Formel.


Die fehlerhafte Aufgabenstellung oben wurde von einem anderen Benutzer korrigiert.

2 Antworten

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Ich habe leider eine Zahl vergessen

Ich drehe mal um die x-Achse:

\(V= \int\limits_{0}^{26}(π*{52^2-π*x^2} )*dx=52^2*π*26-π*\frac{26^3}{3}=\frac{193336}{3}*πVE\)

Unbenannt.PNG

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Aloha :)

Bei der Rotation der Funktion$$y(x)=56-\sqrt{52^2-x^2}\quad;\quad x\in[0|26]$$um die \(x\)-Achse entsteht an der Stelle \(x\) ein Kreis mit Radius \(r=y(x)\) und der Fläche \(F=\pi\,r^2\) bzw. \(F=\pi\,y^2(x)\). Zur Volumenbestimmung müssen diese Kreisflächen von \(x=0\) bis \(x=26\) addiert werden:$$V=\int\limits_{0}^{26}\pi\,y^2(x)\,dx=\pi\int\limits_{0}^{26}\left(56-\sqrt{52^2-x^2}\right)^2dx$$$$\phantom{V}=\pi\int\limits_{0}^{26}\left(56^2-2\cdot56\cdot\sqrt{52^2-x^2}+(52^2-x^2)\right)dx$$$$\phantom{V}=\pi\int\limits_{0}^{26}\left(5840-x^2-112\cdot52\sqrt{1-\left(\frac{x}{52}\right)^2}\right)dx$$$$\phantom{V}=\pi\int\limits_{0}^{26}5840\,dx-\pi\int\limits_{0}^{26}x^2\,dx-5824\pi\int\limits_{0}^{26}\sqrt{1-\left(\frac{x}{52}\right)^2}\,dx$$

Das letzte Integral lösen wir durch Substitution:$$u\coloneqq\frac{x}{52}\quad;\quad \frac{du}{dx}=\frac{1}{52}\implies dx=52\,du\quad;\quad u(0)=0\quad;\quad u(26)=\frac12$$$$\int\limits_0^{26}\sqrt{1-\left(\frac{x}{52}\right)^2}\,dx=52\int\limits_0^{1/2}\sqrt{1-u^2}\,du$$Wir substituieren weiter:$$u\eqqcolon\cos v\quad;\quad\frac{du}{dv}=-\sin v\quad;\quad v=\arccos(u)\implies v(0)=\frac\pi2\;;\;v(1/2)=\frac\pi3$$$$\int\limits_0^{1/2}\sqrt{1-u^2}\,du=\int\limits_{\pi/2}^{\pi/3}\sqrt{1-\cos^2v}\cdot(-\sin v)\,dv=-\int\limits_{\pi/2}^{\pi/3}\sin^2v\,dv$$$$\phantom{\int\limits_0^{1/2}\sqrt{1-u^2}\,du}=\int\limits_{\pi/3}^{\pi/2}\left(\frac12-\frac12\cos(2v)\right)dv=\left[\frac{v}{2}-\frac14\sin(2v)\right]_{\pi/3}^{\pi/2}=\frac{\pi}{12}+\frac{\sqrt3}{8}$$

Damit berechnen wir \(V\) weiter:$$V=5840\pi\cdot26-\frac{26^3}{3}\pi-5824\pi\cdot52\cdot\left(\frac{\pi}{12}+\frac{\sqrt3}{8}\right)\approx3541,8220\,\mathrm{VE}$$

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