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Volumen einer Kugel mit Integralrechnung

Universität / Fachhochschule

Integration

Tags: Integralrechnung, Integration, Kugel, Radius, volum

 
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matthias88

matthias88 aktiv_icon

19:23 Uhr, 06.01.2014

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Hallo,

habe eine Aufgabe mit der ich nicht weiß, wie ich anfangen soll.

Aufgabe:
Berechnen Sie das Volumen einer Kugel vom Radius r mit Hilfe der Integralrechnung!


Wie fange ich an?


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Kugel (Mathematischer Grundbegriff)
Kegel (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
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Matlog

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19:56 Uhr, 06.01.2014

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Du kennst doch sicher eine Formel zur Volumenberechnung von Rotationskörpern (meist Rotation einer Funktion um die x-Achse).
Was muss da rotieren, damit eine Kugel entsteht? Wie sieht dafür eine Funktionsgleichung aus?
matthias88

matthias88 aktiv_icon

20:06 Uhr, 06.01.2014

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Vielleicht das hier: f(x)=r2-x2 ?
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Matlog

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20:07 Uhr, 06.01.2014

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Ja, genau!
Die Rechnung sollte nicht allzu schwierig sein.
matthias88

matthias88 aktiv_icon

20:10 Uhr, 06.01.2014

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Sorry, das ich so doof frage. Was muss ich denn jetzt machen? Wie geht es weiter?

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Matlog

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20:14 Uhr, 06.01.2014

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Ich nehme an, die Formel für das Volumen von Rotationskörpern hast Du.
Jetzt musst Du nur die Integrationsgrenzen (Bereich entlang der x-Achse, der rotieren soll) bestimmen und zusammen mit f(x) in die Volumenformel einsetzen.
Integral ausrechnen, fertig.
matthias88

matthias88 aktiv_icon

20:28 Uhr, 06.01.2014

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Formel für das Volumen von Rotationskörpern ist: f(x)=r2-x2

Integrationsgrenzen: [-1;1]

Volumen einer Kugel: 43πr3

Zitat: "... zusammen mit f(x) in die Volumenformel einsetzen."
Wie mache ich das? Wie verknüpfe ich jetzt alles zusammen?
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Matlog

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20:31 Uhr, 06.01.2014

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Das Volumen, das bei Rotation von f(x) um die x-Achse entsteht, berechnet man mit
V=π(f(x))2dx
Deine Integrationsgrenzen stimmen aber nur für den Spezialfall r=1.
matthias88

matthias88 aktiv_icon

20:58 Uhr, 06.01.2014

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Muss ich dann [0;r] nehmen?
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Matlog

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21:00 Uhr, 06.01.2014

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Das ist möglich. Dann musst Du aber daran denken, dass nur eine Halbkugel bei der Rotation entsteht.
matthias88

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21:04 Uhr, 06.01.2014

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Achso stimmt. Dann heißt die Grenze also [-r;r]? Wenn ja, wie integriere ich das in die Volumenformel?
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Matlog

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21:07 Uhr, 06.01.2014

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V=π-rr(r2-x2)2dx
matthias88

matthias88 aktiv_icon

21:39 Uhr, 06.01.2014

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Und was ist mit Pi
Antwort
Matlog

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21:43 Uhr, 06.01.2014

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Das π hatte ich vergessen und nach ca. 5 Sekunden bereits ergänzt.
Aktualisiere Deinen Browser, dann siehst Du das auch.
matthias88

matthias88 aktiv_icon

21:49 Uhr, 06.01.2014

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Ooh tut mir Leid, habe es nicht gesehen.
Jetzt einfach das Integral ausrechnen? Ich schreibe mein Rechenweg nochmal auf, wenn ich fertig bin.
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Atlantik

Atlantik aktiv_icon

07:33 Uhr, 08.01.2014

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Zur Kontrolle:

V=Π-rr(r2-x2)2dx=Π-rr(r2-x2)dx=Π[r2x-x33]-rr=

=Π{[r2r-r33]-[r2(-r)-(-r33)]}=Π{[23r3]-[-r3+r33]}=43r3Π

mfG

Atlantik


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m43-Felix

m43-Felix aktiv_icon

14:45 Uhr, 18.02.2020

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Danke für die Hilfe ! :-)
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Atlantik

Atlantik aktiv_icon

15:07 Uhr, 18.02.2020

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So geht es noch schneller:

V=2Π0r(r2-x2)dx

mfG
Atlantik