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Volumsberechnung mit Integral, Herleitung

Schüler Allgemeinbildende höhere Schulen, 8. Klassenstufe

Tags: Integral, Integration, Rotationskörper, Volumen, Volumsberechnung

 
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Lexa-

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01:47 Uhr, 25.04.2010

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Guten Abend!

Ich versuche gerade zu zeigen warum man das Integral verwenden kann um das Volumen von Rotationskörpern zu berechnen, bzw. wie man auch die Volumsformel kommt (in meinem Fall rotiert das ganze um die x-Achse).

Sollte mein Versuch bis hierher der richtige sein habe ich bis jetzt:

Den Rotationskörper in n Teilintervalle geteilt mit dem Abstand

Δ x und bin zur Näherungsformel für das Volumen:

V π * i = 1 n f ( i ) 2 * Δ x

gekommen.

Umso größer n und umso kleiner Δ x , umso "richtiger" wird diese Formel.

Außerdem habe ich überlegt das Volumen von Limens n gegen unendlich zu verwenden, aber ich weiß nicht wie ich schließlich auf die Formel

V x = π x 1 x 2 f ( x ) ² d x

komme.

Könnte mir das jemand (möglichst so das ich es verstehe, aber es trotzdem richtig ist) sagen?

Vielen Dank im Voraus.

Mit freundlichen Grüßen

Lexa


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Lexa-

Lexa- aktiv_icon

18:44 Uhr, 25.04.2010

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Hab gerade eben bemerkt, dass ich beim Formel eingeben wohl etwas falsch gemacht habe.

Das i=1 sollte unter dem Σ stehen und n darüber. Beim Integral sollte auch x1 darunter und x2 darüber stehen. Ich hoffe ihr kennt euch trotzdem aus.

MfG

Antwort
Alx123

Alx123 aktiv_icon

19:25 Uhr, 25.04.2010

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Hallo,
dein Ansatz ist schon richtig, das sollte man aber anders schreiben. Ein Rotationskörper entsteht wenn man denn Funktionsgraphen um die x-Achse ( oder y-Achse ) rotieren lässt. Dabei rotiert jeder Funktionswert um die Achse und erzeugt einen Kreis mit dem Radius r=f(x). Die Fläche A einer Kreisscheibe ist ja:

A=r2π

also gilt allgemein für die Kreisfäche die durch die Rotation der Funktionswerte erzeugt wird:

A(x)=f2(x)π

wenn man jetzt die Kreisfläche mit Δx multipliziert, erhält man einen Zylinder mit der Breite Δx. Um jetzt das Volumen des Rotationskörpers auf dem Intervall [a,b] zubestimmen, wird das Intervall in n Teilintervalle zerlegt:

a=x0<x1<....<xn=b

weiter wird immer ein bel. ξk[xk,xk+1] gewählt, denn man in die Funktion einsetzt. Man kann also das Zylindervolumen eines bel. Teilintervalles folgendermaßen schreiben:

Vk=f2(ξk)π(xk+1-xk)

Wenn man jetzt alle Vks aufsummiert erhält man einen ungefähren Wert ( abhängig von n ) des Rotationsvolumen:

V=k=0nVk=k=0nf2(ξk)π(xk+1-xk)=πk=0nf2(ξk)(xk+1-xk)

Wenn f(x) stetig ist und man folgende Reihe

limnπk=0nf2(ξk)(xk+1-xk)

betrachtet, schreibt man für den Grenzwert ( wenn er existiert ) dieser Reihe:

πlimnk=0nf2(ξk)(xk+1-xk)=πabf2(x)dx





Frage beantwortet
Lexa-

Lexa- aktiv_icon

21:53 Uhr, 25.04.2010

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Vielen Dank!