Wie kann ich das Volumen zwischen Ebene umd Koordinatenachsen bestimmen?

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Hallo,

Doppelintegral reicht.

Die von x und y abhängige Funktion bekommst Du, wenn Du die Ebenengleichung
x+y+z=1 nach z=f(x;y) auflöst:

f(x;y)=1-x-y.

Wenn Du die Spurpunkte der Ebene in ein Koordinatensystem einzeichnest, siehst Du, daß es um das Volumen einer schiefen Dreieckspyramide geht mit der Grundseite
A (0|0|0), B (1|0|0), C (0|1|0) und S (0|0|1). Natürlich wäre es am einfachsten, das Volumen geometrisch zu bestimmen: (1/3) mal Grundseite mal Höhe mit Grundseite
1²/2=1/2 (ein halbes Quadrat der Seitenlänge 1) mal 1 (die Höhe ist auch 1).

Das ergibt ein Volumen von 1/6 Kubikeinheiten.

Beim Doppelintegral integrierst Du zunächst f(x;y) nach y:

F(x;y)=y-xy-(1/2)y².

Wenn Du die Spurpunkte in der xy-Ebene miteinander verbindest, bekommst Du die Gerade y=1-x.

Du integrierst zunächst von y=0 bis y=1-x.

Da F (x;0)=0, mußt Du nur 1-x für y in F(x;y) einsetzen:

1-x-x*(1-x)-(1/2)*(1-x)², was zusammengefaßt eine nur noch von x abhängige Funktion ergibt:

f(x)=(1/2)x²-x+1/2.

Das wird noch einmal nach x integriert:

F(x)=(1/6)x³-(1/2)x²+(1/2)x, wobei Du x von 0 bis 1 laufen läßt.

Da F(0)=0, muß nur noch F(1) bestimmt werden:

1/6-1/2+1/2=1/6 Kubikeinheiten, wie bereits geometrisch ermittelt; aber warum einfach, wenn's auch kompliziert geht?

Herzliche Grüße,

Willy


DonkeyKong971 
Beitragsersteller
 11.06.2022, 12:19

Aber eine Frage hätte ich noch, 8ch dachte mit Doppelintegralen bekomme ich nur die Fläche, wieso kann man hier mit Doppelintegralen das Volumen bestimmen?

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Willy1729  11.06.2022, 12:25
@DonkeyKong971

Mit Doppelintegralen werden Volumina berechnet. Flächen berechnest Du mit einfachen Integralen. Eine Fläche bekommst Du beim Doppelintegral, wenn die Höhe über der Fläche überall den Wert 1 hat. Da kannst Du dann aber auch gleich ein einfaches Integral nehmen.

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DonkeyKong971 
Beitragsersteller
 11.06.2022, 15:59
@Willy1729

Achso stimmt danke, aber was berechnet man dann mit Dreifachintegralen?

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Willy1729  11.06.2022, 17:26
@DonkeyKong971

Damit kannst Du auch Volumina berechnen oder Vektorflüsse und was weiß ich. Sicher auch den Inhalt eines vierdimensionalen Gebildes. Für Deine Aufgabe reichte das Doppelintegral aber.

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Willy1729  12.06.2022, 14:55
@Willy1729

Du kannst mit einem Dreifachintegral aber auch Volumina von Körpern berechnen, deren Grundfläche nicht in der xy-Ebene liegt, sondern ähnlich wie die Deckelfläche ebenfalls Teil einer Flächenfunktion ist. Mit Doppelintegralen berechnest Du das Volumen eines Körpers, der eine flache Unterlage hat.

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Willy1729  11.06.2022, 12:08

Statt Spurpunkte sollte es natürlich Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen heißen.

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Willy1729  11.06.2022, 12:08

Vielen Dank für den Stern.

Willy

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DonkeyKong971 
Beitragsersteller
 11.06.2022, 12:07

Vielen Dank :)

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