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Integral über das Innere eines Ellipsoids

Universität / Fachhochschule

Integration

Tags: Ellipse, Integration, Koordinatentransformation

 
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anonymous

anonymous

11:36 Uhr, 11.08.2010

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Hi,
Ich habe hier ein Problem mit einer Aufgabe:

Seien a,b,c Konstanten. Berechnen Sie

E 1 ( x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 ) d V

wobei E das innere des Ellipsoides mit den Hauptachsen a,b,c ist.

E : x 2 a 2 + x y b 2 + z 2 c 2 1

Ich denke nicht, dass man hier sozusagen "normal" integrieren soll, weil das wird ja unglaublich kompliziert? (Ich bin mir auch ¸berhaupt nicht sicher was die Grenzen dazu wären. )

Unter der Wurzel steht ja schon praktisch eine Ellipsoid-Gleichung, und wenn man nun ¸ber das Volumen des Ellipsoids E integriert kann man das vielleicht irgendwie ben¸tzen, iaber ch habe leider keine Ahnung wie...

Vielen Dank f¸r jedigliche Hilfe!


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Flächenberechnung durch Integrieren
Stammfunktion (Mathematischer Grundbegriff)
Online-Nachhilfe in Mathematik
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anonymous

anonymous

13:04 Uhr, 11.08.2010

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Hallo
1) Ich kann die Formel in meinem Browser nicht 100%-ig lesen.
Ist das wirklich ein Ellipsoid? Dann müsste da irgendwo eine Wurzel stehen. Wie gesagt, das sehe ich nicht.
zB: V=III Wurzel(1 -(x/a)(x/a)-(y/b)(y/b)-(z/c)(z/c)dxdydz
(I steht für Integral)

2) Wenn man wirklich integrieren will, dann warum nicht...
Die Grenzen (über das Gesamt-Volumen) wären:
x geht von -a bis a
y geht von -b bis b
z geht von -c bis c

3) Das Ellipsoiden-Integral ist gar nicht so einfach, aber es geht.
siehe:
http//www.onlinemathe.de/forum/Transformation-auf-Polarkoordinaten

4) Man erinnere sich an das Kugelvolumen.
Das beträgt bekanntlich:
V=4/3Πrrr
Ein Ellipsoid ist lediglich eine verzerrte Kugel. Jede Dimension (x,y,z) ist einfach um den Faktor a,b,c verzerrt. Folglich ist das Volumen proportional zu diesen Faktoren.
Einfacher gesagt:
Eine Kugel mit Radius 1 hat:
V=4/3Π111
Der Ellipsoid hat:
V=4/3Πabc

anonymous

anonymous

13:47 Uhr, 11.08.2010

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Hallo,
vielen Dank erstmal!! Habe allerdings noch einige Unklarheiten:

Das Integral ist so wie dus geschrieben hast (also mit wurzel):
V=III Wurzel( 1 -(x/a)⋅(x/a)-(y/b)⋅(y/b)-(z/c)⋅(z/c) )dx⋅dy⋅dz

Hab ich das richtig verstanden, dass man das ganze in Polarkoordinaten ausdrücken soll?
Und dann die Grenzen wie du -a bis a etc?

Eine Ellipse wäre ja
x=acosu
y=bsinu

Aber in 3D? Ähnlich wie Kugelkoordinaten?
x=acosusinv
y=bsinusinv
z=ccosv

Gibt es nicht so eine Art "geometrische Abkürzung" die man nehmen kann?

Danke!
anonymous

anonymous

17:04 Uhr, 11.08.2010

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Ok, ich merke gerade, dass die Idee mit "Polarkoordinaten" irgendwie nich stimmen kann... bzw. ich mache was falsch.

Wie berechne ich denn am besten so ein Integral? am besten im normalen kartesischen Koordinatensystem oder wie?

Grüsse...
Antwort
anonymous

anonymous

17:18 Uhr, 11.08.2010

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Möglicherweise hast du recht.

Beim Tip mit den Polarkoordinaten habe ich vermutlich zu sehr um die Ecke gedacht.

Evtl. geht das auch ganz normal karthesisch.
Mal probieren...

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