4 svar
352 visningar
destiny99 behöver inte mer hjälp
destiny99 10457
Postad: 11 maj 19:25 Redigerad: 11 maj 19:26

Volymen av kropp K som ges av olikheterna

Hej!

 

Jag har lite svårt att komma på vilka gränser z skall ha om vi ska integrera kroppen K. För r och theta var det enkelt att komma på hur gränserna ser ut om man kör polära koordinater. 

LuMa07 495
Postad: 12 maj 07:19 Redigerad: 12 maj 07:21

Utgå från den givna olikheten |z|x2+y2|z| \le x^2 + y^2.

Vid variabelbyte till förskjutna cylindriska koordinater (d.v.s. förskjutna polära koordinater för x och y, medan z förblir utan något byte):

x=rcosθ+2y=rsinθz=z \left\{ \begin{array}{rl} x &= r\,\cos \theta + 2 \\ y & = r\,\sin \theta \\ z & = z \end{array} \right.  med jacobideterminanten |J|=r|J| = r,

där hela rummet fås då r0, θ(-π,π], zr \ge 0, \ \theta \in (-\pi, \pi] , \ z \in \mathbb{R}, så kommer kroppens olikheter omvandlas till de nya variablerna enligt:

  • x2+y24x(x-2)2+y24r24r[-2,2]x^2 + y^2 \le 4x \iff (x-2)^2 + y^2 \le 4 \iff r^2 \le 4 \iff r \in [-2, 2], men man vet redan att r0r \ge 0, så r[0,2]r \in [0, 2]
  • |z|x2+y2-(x2+y2)zx2+y2-(r2+4rcosθ+4)zr2+4rcosθ+4|z| \le x^2 + y^2 \iff -(x^2 + y^2) \le z \le x^2 + y^2 \iff -(r^2 + 4r \cos \theta + 4) \le z \le r^2 + 4r \cos \theta + 4

och då har man tagit fram integrationsgränserna för zz.  Notera alltså att man måste integrera m.a.p. zz i innersta integralen eftersom integrationsgränserna innehåller både rr och θ\theta, d.v.s.

V=K1dxdydz=r=02θ=-ππz=-(r2+4rcosθ+4)r2+4rcosθ+4rdzdθdr \displaystyle V=\iiint_K 1 \,dx\,dy\,dz = \int_{r=0}^2 \int_{\theta=-\pi}^\pi \int_{z=-(r^2 + 4r\cos \theta + 4)}^{r^2 + 4r\cos \theta + 4} r\, dz\,d\theta\,dr

destiny99 10457
Postad: 12 maj 09:05 Redigerad: 12 maj 09:10
LuMa07 skrev:

Utgå från den givna olikheten |z|x2+y2|z| \le x^2 + y^2.

Vid variabelbyte till förskjutna cylindriska koordinater (d.v.s. förskjutna polära koordinater för x och y, medan z förblir utan något byte):

x=rcosθ+2y=rsinθz=z \left\{ \begin{array}{rl} x &= r\,\cos \theta + 2 \\ y & = r\,\sin \theta \\ z & = z \end{array} \right.  med jacobideterminanten |J|=r|J| = r,

där hela rummet fås då r0, θ(-π,π], zr \ge 0, \ \theta \in (-\pi, \pi] , \ z \in \mathbb{R}, så kommer kroppens olikheter omvandlas till de nya variablerna enligt:

  • x2+y24x(x-2)2+y24r24r[-2,2]x^2 + y^2 \le 4x \iff (x-2)^2 + y^2 \le 4 \iff r^2 \le 4 \iff r \in [-2, 2], men man vet redan att r0r \ge 0, så r[0,2]r \in [0, 2]
  • |z|x2+y2-(x2+y2)zx2+y2-(r2+4rcosθ+4)zr2+4rcosθ+4|z| \le x^2 + y^2 \iff -(x^2 + y^2) \le z \le x^2 + y^2 \iff -(r^2 + 4r \cos \theta + 4) \le z \le r^2 + 4r \cos \theta + 4

och då har man tagit fram integrationsgränserna för zz.  Notera alltså att man måste integrera m.a.p. zz i innersta integralen eftersom integrationsgränserna innehåller både rr och θ\theta, d.v.s.

V=K1dxdydz=r=02θ=-ππz=-(r2+4rcosθ+4)r2+4rcosθ+4rdzdθdr \displaystyle V=\iiint_K 1 \,dx\,dy\,dz = \int_{r=0}^2 \int_{\theta=-\pi}^\pi \int_{z=-(r^2 + 4r\cos \theta + 4)}^{r^2 + 4r\cos \theta + 4} r\, dz\,d\theta\,dr

hur kommer det sig att theta är mellan -pi till pi när lösningsförslaget säger 0 till 2pi? i steget där du skriver att r^2 <=4 hänger jag inte riktigt med på var det kommer ifrån och ser inte heller det.

LuMa07 495
Postad: 12 maj 14:13

theta ska gå ett helt varv. Det spelar absolut ingen roll om det är från 0 till 2pi, eller från -pi till pi, eller från 56pi till 58pi

 

Om du sätter in x=r cos(θ) + 2  och  y=r sin(θ)  i olikheten  (x-2)^2 + y^2 <= 4 och förenklar m.h.a. trigonometriska ettan, så får du r^2 <= 4.

Olikheten r^2 <= 4 kan sedan lösas genom att flytta över 4:an och faktorisera:

r24r2-40(r+2)(r-2)0-2r2r^2 \le 4 \iff r^2-4 \le 0 \iff (r+2)(r-2) \le 0 \iff -2 \le r \le 2

destiny99 10457
Postad: 12 maj 14:25
LuMa07 skrev:

theta ska gå ett helt varv. Det spelar absolut ingen roll om det är från 0 till 2pi, eller från -pi till pi, eller från 56pi till 58pi

 

Om du sätter in x=r cos(θ) + 2  och  y=r sin(θ)  i olikheten  (x-2)^2 + y^2 <= 4 och förenklar m.h.a. trigonometriska ettan, så får du r^2 <= 4.

Olikheten r^2 <= 4 kan sedan lösas genom att flytta över 4:an och faktorisera:

r24r2-40(r+2)(r-2)0-2r2r^2 \le 4 \iff r^2-4 \le 0 \iff (r+2)(r-2) \le 0 \iff -2 \le r \le 2

Jaa nu ser jag det tydligt. Tack så mycket! Bra förklarat. 

Svara
Close