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Aufgabe:

Sei B:= {(x,y) ∈ ℝ^2 : x^2 + y^2 ≤ 1, y ≥ 0} ⊂ ℝ^2

Bestimmen Sie das Integral   ∫∫  y dxdy  (Ich weiss leider nicht wie man bei dem zweiten Integralzeichen unten ein B hinzufügt aber es soll da eins sein)


i) erst nach x, dann nach y integrieren

ii) erst nach y, dann nach x integrieren.


Problem/Ansatz:

Ich bin mir nicht sicher wie ich hier vorgehen solle. Bin für jede Hilfe dankbar :)

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∫∫  y dxdy (Ich weiss leider nicht wie man bei dem zweiten Integralzeichen unten ein B hinzufügt aber es soll da eins sein)

Unbenannt.JPG

Unbenannt1.JPG


\( \int\limits_{}^{}\int\limits_{B}^{}y dxdy \)

Ist die Integrationsreihenfolge so vorgegeben? Das würde ja bedeuten, dass man mit kartesischen Koordianten arbeiten soll. Oder können auch Polarkoordinaten verwendet werden?

Danke für das zeigen wie ich das B einfügen kann :)

Also es ist vorgegebene dass wir als erstes i) mit x integrieren anfangen und dann y integrieren. Danach genau das gleiche halt umgekehrt.

Ich weiß nicht welche Koordinaten gebraucht werden aber in der Aufgabe werden keine spezifisch gefordert, also denke ich die, die am besten passt?

1 Antwort

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Aloha :)

Wir sollen das folgende Integral bestimmen$$I=\iint\limits_By\,dx\,dy$$wobei der Integrationsbereich gegeben ist durch die Menge$$B=\{(x;y)\in\mathbb R^2\,\big|\,x^2+y^2\le1\;\land\;y\ge0\}$$

zu 1) Zuerst nach x, dann nach y integrieren.

Wir integrieren zuerst nach \(x\) und halten dabei \(y\) auf einem konstanten Wert fest. Wegen \(y\ge0\) und \(y^2\le1\) kann dieser konstante Wert \(y\in[0;1]\) sein. Bei fest gewähltem \(y\) muss \(x\) folgende Bedingung erfüllen:$$x^2+y^2\le1\implies x^2\le1-y^2\implies|x|\le\sqrt{1-y^2}\implies x\in[-\sqrt{1-y^2};\sqrt{1-y^2}]$$Damit können wir das gesuchte Integral konkretisieren:$$I=\int\limits_{y=0}^1\;\;\int\limits_{x=\sqrt{1-y^2}}^{\sqrt{1-y^2}}y\,dx\,dy=\int\limits_{y=0}^1\left[yx\right]_{x=\sqrt{1-y^2}}^{\sqrt{1-y^2}}dy=\int\limits_{y=0}^1\left(y\sqrt{1-y^2}-y\left(-\sqrt{1-y^2}\right)\right)dy$$$$\phantom I=\int\limits_{y=0}^12y\sqrt{1-y^2}\,dy=\int\limits_{y=0}^1 2y\left(1-y^2\right)^{\frac12}dy=\left[-\frac{(1-y^2)^{\frac32}}{\frac32}\right]_{y=0}^1=\frac23$$

zu 2) Zuerst nach y, dann nach x integrieren.

Nun müssen wir zuerst nach \(y\) integrieren und dabei \(x\) festhalten. Wegen \(x^2\le1\) gilt \(x\in[-1;1]\). Bei fest gewähltem \(x\) gilt dann für \(y\):$$x^2+y^2\le1\implies y^2\le1-x^2\stackrel{(y\ge0)}{\implies} y\in[0;\sqrt{1-x^2}]$$Damit lautet das Integral nun so:$$I=\int\limits_{x=-1}^1\int\limits_{y=0}^{\sqrt{1-x^2}} y\,dy\,dx=\int\limits_{x=-1}^1\left[\frac{y^2}{2}\right]_{y=0}^{y=\sqrt{1-x^2}}dx=\int\limits_{x=-1}^1\frac12(1-x^2)\,dx=\left[\frac x2-\frac{x^3}{6}\right]_{x=-1}^1$$$$\phantom I=\left(\frac12-\frac16\right)-\left(-\frac12+\frac16\right)=1-\frac13=\frac23$$

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