Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

SOS Diffgeo FelszínIntegral

350
Légyszíves segítsen, aki tud.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
Diffgeo, felszinszamitas
0
Felsőoktatás / Matematika

Válaszok

4
Két megjegyzésem lenne:
1./ Ez nem kifejezetten diffgeo feladat. Felszínszámítás analitikus módszereiből kell választani.
2./ A nyeregfelület (hiperbolikus paraboloid) általános egyenlete itt `frac{x^2}{a^2}-frac{y^2}{b^2}=2z`.
Csak sejtem, hogy a feladat `a=b=1` esetre vonatkozik. Az amit leírtál egy speciális nyeregfelület. Egy kis türelmet kérünk, vagy én vagy Albundy jelentkezik a megoldással is.
Módosítva: 3 éve
1

PLS!!!
0

A z=z(x,y) függvénnyel megadott sima felületdarab felszínét az
`S=int_Omega int sqrt(1+(frac{partial z}{partial x})^2+(frac{partial z}{partial y})^2) dx dy` kettős integrállal számolható ki, ahol `Omega` a felület vetülete az `Oxy` síkon.

A kettős integrál átalakítható a következőképpen:

`(frac{partial z}{partial x})^2+(frac{partial z}{partial y})^2=4(x^2+y^2)`

`int_(-1)^1(int_(-sqrt(1-y^2))^sqrt(1-y^2) sqrt(1+4(x^2+y^2)) dx) dy`=

`int_(-1)^1((4·y^2 + 1)·ln(2·sqrt(1 - y^2) + sqrt(5))/2 - (4·y^2 + 1)·ln(4·y^2 + 1)/4 + sqrt5·sqrt(1 - y^2) ) dy`=

`=[(sqrt(5) y sqrt(1 - y^2))/3 + (5 sqrt(5) arcsin(y))/6 + arctan((sqrt(5) y sqrt(1 - y^2))/(-1 + y^2))/6 - (y ln(1 + 4 y^2))/4 -` `(y^3 ln(1 + 4 y^2))/3 + (y (3 + 4 y^2) ln(sqrt(5) + 2 sqrt(1 - y^2)))/6]_(-1)^(1)`,

ami lényegében egy improprius integrál és értéke `pi·(5·sqrt(5)/6 - 1/6)~5,3304`.
Másik esetben, a `z=(x^2-y^2)/2` nyeregfelülettel számolva a felület felszínének az
értéke `pi·(4·sqrt(2)/3 - 2/3)~3,8294` lesz.
Módosítva: 3 éve
1

Gyula megoldása teljesen jó, a teljesség kedvéért álljon itt egy, a felület paraméterezésén alapuló megoldás is.



A `z=x^2-y^2` felület és az `x^2+y^2=1` hengerpalást metszete egy térgörbe, nem felület. Gondolom, a henger belsejébe eső felületdarabot kérdezi a feladat, tehát a nyeregfelületnek az `x^2+y^2 le 1` hengerrel vett metszetét.

Az `x^2+y^2 le 1` körlap paraméterezése `(rho cos varphi)\mathbf{i} + (rho sin varphi)\mathbf{j}`, ahol `0 le varphi lt 2pi` és `0 le rho le 1`. A keresett felületdarab `z` koordinátája `x^2-y^2`, tehát a paraméteres egyenlete `S: \mathbf{r}(rho, varphi)``=``(rho cos varphi)\mathbf{i}+(rho sinvarphi)\mathbf{j}+(rho^2 cos^2 varphi-rho^2 sin^2 varphi)\mathbf{k}``=``(rho cos varphi)\mathbf{i}+(rho sin varphi)\mathbf{j}+(rho^2 cos(2varphi))\mathbf{k}` (WolframAlpha ábra: https://bit.ly/3nmsIec )

A felszínhez az alábbi integrált kell kiszámítani:

`A=int_S dA=int_0^{2pi} int_0^{1} |\mathbf{r}'_{rho} \times \mathbf{r}'_{varphi}| d rho d varphi`

A paraméterek szerinti deriváltak:

`\mathbf{r}'_{rho}=(cos varphi)\mathbf{i}+(sin varphi)\mathbf{j}+(2rho cos(2varphi))\mathbf{k}`

`\mathbf{r}'_{varphi}=(-rho sin varphi)\mathbf{i}+(rho cos varphi)\mathbf{j}+(-2 rho^2 sin(2varphi))\mathbf{k}`

A vektoriális szorzatuk:

`\mathbf{r}'_{rho} \times \mathbf{r}'_{varphi}=|(\mathbf{i},\mathbf{j},\mathbf{k}),(cos varphi,sin varphi,2rho cos(2varphi)),(-rho sin varphi,rho cos varphi,-2 rho^2 sin(2varphi))|=`

`=[-2 rho^2 sin(2 varphi) sin varphi - 2 rho^2 cos(2 varphi)cos varphi]\mathbf{i}``+``[2 rho^2 sin(2 varphi) cos varphi - 2 rho^2cos(2 varphi) sin varphi]\mathbf{j}``+``[ rho cos^2 varphi + rho sin^2 varphi]\mathbf{k}=`

`=[-2 rho^2 cos varphi]\mathbf{i}+[2 rho^2 sin varphi]\mathbf{j}+rho \mathbf{k}`

Az abszolút érték:

`|\mathbf{r}'_{rho} \times \mathbf{r}'_{varphi}|``=``sqrt(4 rho^4 cos^2 varphi+4 rho^4 sin^2 varphi + rho^2)``=``sqrt(4 rho^4 + rho^2)``=``rho sqrt(4 rho^2 + 1)`

Tehát a felszín:

`A=int_0^{2pi} int_0^{1} rho sqrt(4 rho^2 + 1) d rho d varphi``=``2 pi int_0^{1} rho sqrt(4 rho^2 + 1) d rho`

Éljünk az `u=4rho^2+1` helyettesítéssel! Ekkor `(du)/(d rho)=8 rho`, tehát `d rho = 1/(8 rho) du`, és ha `rho in [0; 1]`, akkor `u in [1; 5]`:

`A=2 pi int_1^5 rho sqrt(u) 1/(8 rho) du``=``pi/4 int_1^5 sqrt(u) du``=``pi/4 [2/3 u^(3/2)]_1^5``=``pi/6(sqrt(125)-1)``~~``5.33`
Módosítva: 3 éve
1