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Integration von Vektorfeldern |
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Cielo
Aktiv  Dabei seit: 01.05.2017 Mitteilungen: 83
Aus:
 |     Themenstart: 2018-04-16 17:45
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Hallo liebe Matheplanetarier,
ich bin mir bei der folgenden Aufgabe unsicher, wie ich genau vorgehen soll:
 
''Berechnen Sie int(F*\nue, \sigma, d\Omega,) wobei \nue das äußere Normaleneinheitsvektorfeld an \Omega ist, für folgende Vektorfelder F und Gebiete \Omega: (a) F(x,y,z) := (x,y,z^2) und \Omega:= menge( (x,y,z)\el\ \IR^3| -1 < z< -x^2-y^2) (b) F(x,y,z) := (3x^2 +y, 2xy - z +1, xyz) und \Omega := [0,1]x[0,1]x[0,1] \subset\ \IR^3.
ich hatte mir folgenden Ansatz überlegt, beim ersten Gleichheitszeichen geht der Satz von Gauß ein:
 
int(F*\nue,\sigma,d\Omega,) = int(div F,\Omega,\Omega,) = int(div (x,y,z^2),\Omega,\Omega,) = int(2+2z,\Omega,\Omega,)
Bin ich auf dem richtigen Weg? Wenn ja, wie integriere ich hier korrekt über mein Gebiet?
Liebe Grüße
Cielo
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Kampfpudel
Senior  Dabei seit: 02.08.2013 Mitteilungen: 1205
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 |     Beitrag No.1, eingetragen 2018-04-16 18:00
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Hey Cielo,
ja, verwende jetzt am besten Zylinderkoordinaten
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Cielo
Aktiv  Dabei seit: 01.05.2017 Mitteilungen: 83
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 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2018-04-16 19:02
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Mit x= r cos(\phi), y= r sin(\phi) und z=z kann ich das Integral in die folgende Form schreiben: int((2+2z)r,r d\phi dz,,) und dann muss ich noch die Grenzen für die Integration anpassen: -1 < z < -x^2 - y^2 wird zu -1 < z < -(r cos(\phi)^2 - (r sin(\phi)^2 = r^2 (- cos(\phi)^2 - sin(\phi)^2=
Wie muss ich nun weiter vorgehen, um die Integrationsgrenzen zu bestimmen? Ist etwas her, dass ich mit Zylinderkoordinaten zu tun hatte.
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Kampfpudel
Senior  Dabei seit: 02.08.2013 Mitteilungen: 1205
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 |     Beitrag No.3, eingetragen 2018-04-17 11:51
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\(\begingroup\)
Es ist \(\sin(\varphi)^2 + \cos(\varphi)^2=1\).
Das liefert dir dann die Bedingung \(-1<z<-r^2\). Daraus kannst du die Grenzen von \(r\) und \(z\) ableiten (bei einem von beiden natürlich in Abhängigkeit vom anderen, beim anderen nicht). Da es keine Restriktionen von \(\varphi\) gibt, läuft \(\varphi\) zwischen \(0\) und \(2\pi\)\(\endgroup\)
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Cielo
Aktiv  Dabei seit: 01.05.2017 Mitteilungen: 83
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 |     Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2018-04-18 08:11
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Hey Kampfpudel! Danke für deinen Tipp! - witzigerweise bin ich da gestern nachmittag in der Uni auch noch drauf gekommen.
 
Mich verwirrt das Minus, das wir entweder vor dem z oder dem r^2 haben: -1 < z < -r^2 <= 0 => 1 >= -z >= r^2 >= 0. Also weiß ich dadurch, dass z zwischen -1 und 0 liegt. Theoretisch würde ich hier gerne die Wurzel ziehen, dann hätte ich r in Abhängigkeit von z bestimmt; Das sieht von der Schreibweise etwas seltsam aus, aber z ist ja negativ und dann ist -z positiv. Kann r also zwischen 0 und sqrt(-z) laufen?
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Kampfpudel
Senior  Dabei seit: 02.08.2013 Mitteilungen: 1205
Aus:
 |     Beitrag No.5, eingetragen 2018-04-18 11:56
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\(\begingroup\)
Ja, das kannst du so machen. Dann läuft \(z\) zwischen \(-1\) und \(0\) und \(r\) zwischen \(0\) und \(\sqrt{-z}\).
Alternativ, und wohl auch etwas natürlicher, könntest du \(r\) zwischen \(0\) und \(1\) laufen lassen und \(z\) zwischen \(-1\) und \(-r^2\), sollte aber am Ende aufs selbe hinauslaufen.\(\endgroup\)
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Cielo
Aktiv  Dabei seit: 01.05.2017 Mitteilungen: 83
Aus:
 |     Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2018-04-20 18:51
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\(\begingroup\)
Perfekt, danke Kampfpudel für deine Hilfe! Ich habe es hinbekommen und es kommt \[ \frac{\pi}{3} \] raus.\(\endgroup\)
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