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Durch Rotation des Schaubildes der Funktion \( f \) um die \( y \)-Achse, mit
\( f(x)=\frac{49 x^{2}}{2} \)
für \( x \)-Werte zwischen 0 und \( b \), entsteht ein Rotationskörper. Bestimmen Sie die Höhe \( h=f(b) \) so, dass der Körper das Volumen \( V=\pi \) besitzt.

Kann mir wer bitte eine Lösung zeigen mit Erklärung bitte?

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Aloha :)

Der Graph einer Funktion \(y(x)\) wird im Intervall \(y\in[y_1|y_2]\) einmal vollständig um die \(y\)-Achse gedreht. Der Punkt \((x|y)\) auf dem Graphen beschreibt dabei ein Kreis mit dem Radius \(r=x\). Der Mittelpunkt dieses Kreises liegt auf der \(y\)-Achse. Die Fläche dieses Kreises ist \(\pi\cdot r^2\) bzw. \(\pi\cdot x^2\).

Das Volumen \(V_y\) des Rotationskörpers erhalten wir durch Addition aller dieser Kreisflächen entlang der \(y\)-Achse von \(y_1\) bis \(y_2\):$$V_y=\int\limits_{y_1}^{y_2}\pi\cdot x^2\,dy=\pi\int\limits_{y_1}^{y_2}x^2\,dy$$Du musst hier also nicht \(y(x)\) einsetzen, sondern die Umkehrfunktion \(x(y)\) bilden und diese zum Quadrat genommen einsetzen. Die Integration erfolgt entlang der \(y\)-Achse, also sind die Integrationsgrenzen die jeweiligen \(y\)-Werte von Anfangs- und Endpunkt.

In der Aufgabenstellung ist:$$y=f(x)=\frac{49}{2}\,x^2\quad;\quad y_1=f(0)=0\quad;\quad y_2=f(b)=\frac{49}{2}b^2$$Das Rotationsvolumen um die \(y\)-Achse ist:$$V=\pi\int\limits_0^{\frac{49}{2}b^2}\underbrace{\frac{2}{49}\,y}_{=x^2}\,dy=\pi\left[\frac{1}{49}y^2\right]_0^{\frac{49}{2}b^2}=\pi\frac{1}{49}\left(\frac{49}{2}b^2\right)^2=\frac{49}{4}\pi\,b^4$$Wir sollen \(b\) so wählen, dass dieses Volumen gleich \(\pi\) beträgt:$$\frac{49}{4}\pi\,b^4\stackrel!=\pi\implies b^4=\frac{4}{49}\implies b^2=\frac{2}{7}$$

Die gesuchte Höhe ist also:\(\quad h=y(b)=\frac{49}{2}\cdot b^2=\frac{49}{2}\cdot\frac27=7\)

Avatar von 148 k 🚀

Vielen Vielen Vielen Lieben DANK! Das ist eine unfassbare erklärung danke danke dankeeeee

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