1

Ermittle das Volumen des Kegelstumpfes, der durch Rotation um und die durch begrenzte Fläche entsteht.

Lösung

Ein Kegelstumpf wird durch einen Umfang in Abhängigkeit von einem Parameter bestimmt. In diesem Fall ist der Radius eines solchen Kreises durch gegeben und der Parameter liegt zwischen . Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius zum Quadrat. Angesichts der Grenzen der Aussage und der Tatsache, dass wir das Volumen eines Stumpfes ermitteln möchten, müssen wir das Integral der Fläche eines Kreises mit dem Radius ermitteln, d. h.

Volumen eines Kegelstumpfes

2

Berechne das Volumen eines Dreiecks mit den Eckpunkten bei einer Drehung von um die x-Achse.

Lösung

Zunächst müssen wir die Geraden bestimmen, die das Dreieck bilden. Die erste von ihnen ist durch den Punkt gegeben. Die beiden folgenden sind gegeben durch: Gleichung der Geraden, die durch verläuft. Gleichung der Geraden, die durch verläuft. Da wir dieses Dreieck drehen werden, wird das Volumen durch die Fläche eines Kreises bestimmt. Und wir müssen bedenken, dass diese Radien von den oben berechneten Geraden abhängen. Zuerst geht von nach mit der Geraden und dann von nach mit der Geraden . Abschließend sei daran erinnert, dass die Fläche eines Kreises mal dem Radius zum Quadrat entspricht. Somit ist das Volumen:

Volumen, das ein Dreieck bei Drehung erzeugt

3

Berechne das Volumen des Kegelstumpfes, der durch das Trapez gebildet wird, das durch die Abszissenachse, die Gerade und die Koordinaten und begrenzt wird, wenn es sich um die x-Achse dreht.

Lösung

Wir haben einen Kegelstumpf, der durch Drehung des durch und begrenzten Trapezes entsteht, . Das Volumen dieses Trapezes erhält man durch das Integral des Flächeninhalts eines Kreises mit dem Radius . Zur Erinnerung: Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius zum Quadrat.

4

Berechne das Volumen, das von einer Halbwelle der Sinuskurve bei einer Drehung um die x-Achse erzeugt wird.

Lösung

Wir möchten die Funktion um die x-Achse drehen. Das Volumen dieser Figur ergibt sich aus der Addition der Volumen der Kreise mit dem Radius zwischen den Punkten und . Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius zum Quadrat. Somit

Durch eine Halbwelle erzeugtes Volumen

5

Berechne das Volumen, das durch die Drehung des durch die Graphen von begrenzten Raums um die x-Achse entsteht.

Lösung

Um den Bereich zu finden, der durch die Graphen der Funktionen begrenzt wird, müssen wir zunächst die Schnittpunkte dieser Graphen finden, die die Integrationsgrenzen bestimmen. Die Fläche des Bereichs ist die Fläche einer Scheibe, die durch Subtraktion der Flächen zweier Kreise bestimmt wird, von denen der erste den Radius und der zweite Kreis den Radius

hat. Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius

zum Quadrat. Somit

6

Berechne das Volumen des Rotationskörpers, der durch die Drehung um die x-Achse, den Bereich, der durch die Funktion bestimmt wird, die Abszissenachse und die Geraden und entsteht.

Lösung

Man beachte, dass dieses Volumen durch das Integral ermittelt wird. Zunächst sind die Integrationsgrenzen und . Zweitens: Die Funktion, die wir integrieren wollen, ist die Fläche eines Kreises mit dem Radius . Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius zum Quadrat. Somit

7

Berechne das Volumen des Körpers, der durch die Drehung des durch die Graphen von begrenzten Raums um die x-Achse entsteht.

Lösung

Zunächst bestimmen wir die Schnittpunkte dieser beiden Graphen, die sind. Nun zeichnen wir den Bereich, den wir drehen möchten

Die Parabel liegt oberhalb der Geraden im Integrationsintervall.

Man beachte, dass die Fläche dieser Region die Fläche einer Scheibe ist, die man erhält, wenn man die Fläche

Man beachte, dass die Fläche dieser Region die Fläche einer Scheibe ist, die man erhält, wenn man die Fläche zweier Kreise jeweils mit den Radien und subtrahiert.

Der Flächeninhalt eines Kreises ist mal dem Radius zum Quadrat, also

8

Berechne das Volumen des Kreises bei einer Drehung um die x-Achse.

Lösung

Zuerst schreiben wir die Gleichung des Kreises um und erhalten dann seinen Radius und seinen Mittelpunkt .

Der Mittelpunkt des Kreises ist und der Radius .

Schnittpunkte mit der x-Achse:

Volumen bei Drehung eines Halbkreises

Mit diesen Informationen können wir das Volumen des Bereichs berechnen, das wie folgt lautet:

9

Berechne das Volumen der Figur, die durch die Drehung der Ellipse

um die x-Achse entsteht.

Lösung

Aus der Gleichung der Ellipse ergibt sich die Funktion, die den Bereich bestimmt, für den wir das Volumen ermitteln müssen:

Volumen, das durch eine Ellipse erzeugt wird

Da es sich bei der Ellipse um eine symmetrische Kurve handelt, ist das gesuchte Volumen 2 mal so groß wie das Volumen,

das durch den Bogen zwischen und entsteht.

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Katrin S.

Ich bin staatlich geprüfte Übersetzerin & Dolmetscherin mit den Arbeitssprachen Englisch, Spanisch, Deutsch. Meine Ausbildung habe ich am SDI München mit dem Fachgebiet Technik abvsolviert und übersetze hauptsächlich im technischen sowie mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Bei Superprof darf ich die Mathe-Expert*innen unterstützen, indem ich ihre Artikel ins Deutsche übersetze.