[Playlisten] [Impressum und Datenschutzerklärung]

24.3 Integration in Polarkoordinaten, Kreisfläche


CC-BY-NC-SA 3.0

Tempo:

Anklickbares Transkript:

ichhabe letztes Malwas erzähltüber Integrationund Funktionenvon mehreren veränderlichendas ist kein Lückentext sich Masse Klammer aufdannaber Integrationsgebietzum Beispiel im zweidimensionalendarüber schwebteine Funktionsflächeoder durchstößt ?? zur Predigt Y Ebenedie Frage mich was das Volumen istwas unter der Fläche herund über der Exhibitionsebenestehtam das wäre ein mehrfaches integral darüber ?? erzählt über irgendein Gebiet TXT Yeine Funktion??dann gab es als zweiten Teilhaben Polarkoordinatenzylinderkoordinatensphärisch Koordinatenichgehe weg von den atheistischenKoordinatenX Y Zsenkrecht aufeinander stehen gradliniggleiche einheitengleicherEinheitendavon gehe ich weg um zum BeispielKreiseZylinderkugelnbesser schreiben zu können ?? beschreiben zu könnendas einfachste warwaren die Polarkoordinaten?? ich gebe an wie weit ist ein Punkt in der Ebene weg vom Ursprungund ich gebe Anlass ist der Winkel zwischen dem Punktder Verbindungvon dem buckligen Ursprung und derx-Achsebesser über den konvexen Zahlen schon gesehendie PolarDarstellung komplexer Zahlenund jetzt wird beides miteinander verrührtwas ist wenn ich eine Funktionin diesen Koordinatengegeben habe Funktion von Abstand und Winkelnicht Funktion von X Yvon Abstand und Winkeltypischerweise ?? Funktion die schönsymmetrischistPunkt was ist Garnisonfunktionhabe und ich will dann integrierenmöchte ich natürlich nicht über X Y integrieren welche Funktionen er viel habemöchte ich gefälligstüber R und Phi integrierendie Variablen die in meiner Funktion drin stehendann sollte es gehen Integration in Polarkoordinatenist das erst die Funktion Polarkoordinatengegebenund ich möchte nun bildenirgendwas integriertetwas sauerirgendwas integriert über irgendein Bereich aber die Erde ?? dieRealität hatte er die vielüber dieseKoordinaten diktierte ich da habe nichts mit X Y das für die störende müsste ich es hin und her Beistrich möchtest Integral auch mit der Fi ausokay jetzt kommen die zum Index Nummer siebenich muss also von meineningenieurmäßigunendlich kleinen Quadratenrumrechnenauf die Stücke die sich ergeben wenn ich er und sie etwasänderewas jetzt als erzähl ist nicht die strengste Mathematiksondern die routinemäßigeAnschauungdie Physiker sind auch sehr lockernehmenund das soll eigentlich erreichendas so locker zu verstehensehrtiefgründige Mathematik betreibenwenn ichdas integral so Bilderüber irgendein Gebiet das jetzt kann ich Ihnen schreibe F von X Y?? das auch lieber gar nicht in eine Funktion wird integriertirritiert lassen und das alles macheeine Funktion wird integriert TXTYstellt sicher die Ingenieure und die Physikerformkonsumiertüber ganz viele von diesen Briefmarkenmal der Funktionder Kranke obenich habe hier meineunendlich kleinen Briefmarkenund für jede Briefmarkeguck ich mir so eine Säule anals Beitrag zu dem Volumen diese Säulekonsumiere das Volumenaller der soll diese Säule das Volumen Funktionswertmal TXT Yund die Fläche X Y die Höheistder Funktionswertkann man sich das vorstellen was hier passiert jetzt möchte ich aber nicht mit meinen Briefmarkenerrechnen sondern ich möchtedaherKomma Briefmarken habennämlich die Briefmarken die sich fürähmR und Phi ergeben wenn ich dasselbe mit ?? und Fi machen Sinn was hier passiert ich starte mit einem X Y Gdelta X oder TX dann zur Seitenach rechts geht der Y zu Seite nach oben was soll das immerhin schreiben die Mathematiker wieder Schmerzen ist es hier so tuedas nur das an ein kleines männlich kleines Stückchenanschaulich nach rechts dann endlich kein Stückchen oben jede Fläche TXT Ywas passiert wenn ich das in Polarkoordinatenmache ich sitze an einem PunktAbstand eher Winkelviehund nunändere ich den Radius etwasvon da nach daund ich ändere den Winkel etwas Komma von da nach dadann habe ich so ohne Figur hier das ist nicht ganz der Briefmarke dessen bisschen verzogen in die obere Kanteist etwas mehr geneigt als die untere Kanteaber das ist jetzt mein Flächenelementwie so schön heißt??wenn ich Fi etwasänderegeht's hierauf wenn ich eher etwas ändere geht wegkonsumiere zum Schlusssolche Flächenstückekann man sich anschaulich überlegen wie großdiese Fläche istWinkelwissen das Museum noch einschmierenwarenmachensie diesen Winkel wissenwinkelwissendenwar indem sie ganz dreistklein gewordenFiden Radius kernig umsich und man ihnen mal das ist der Radiusdann ist dieses Stückchen hierdas was ich den Radius änderewie großwird das Flächenstück hier ungefähr seineinmal dieses dingliche oben groß gezeichnetwas ist der Bogenradiusnach Außenradiusnach außender Bogenbisschen übertrieben das heißt der Winkel ist sehr großdanndiese Strecke hier sollte er sein ?? durchsuchendieses Stück diesen Bogenwenn sie den Winkelim Bogenmaß messen sollte dass er die Fi seinwie es das ist der Radius meines Kreises mal welchen Winkel schneidig raus und Augenmaß denkenwelchen Winkel schneidig raus dass wir hier die Vieh der Winkel herausgeschnittenwird definiertwie lang ist dieses Stück eher malwieder Winkelin die Wege von zwei Pi rausschneidenund den gesamten Umfang Benzinwinkel vonmirdie halbe rausschneidenhätte vom Umfangdas Burgenmaß eher die vieldass es diese Seite und wenn man alles hinreichend klein werden lässt und dann in linearer Näherung gerechnetist die Fläche hiervonpraktisch eher die viel malte erhier habe icheherdie Überlegung sichertRD Ernte vielhübscher ausdas kommt alsFläche raus und dann stimmt mit den Einheiten DR hat die hundert Meter er hatte eine Bitte hier den Quadratmetermachen Winkelund im BogenmaßWinkel isteinheitslosdann kommen je Quadratmeterje weiter draußen sie sindoffene Proportionalität?? Serie weiter draußen sindumso größer wird jedes Flächenstück vergleichende eher vergleichende ViehdiebObszönität steht da drinnen ermahnte er die vielenund das ist anschaulich alles was man braucht zum Rechnenum von diesem integral umzurechnenrechne ich einfachmitder er die Fiaberich denke dran dass dieses kleine Flächenstücknicht DR die Fi hat sondern eher DR die viel hier schreibt man ihn kehrte er andie vielenalso wenn seine Funktion in Polarkoordinatengegeben haben von Herrnfiund die ist ?? ein bestimmtes Gebiet zu integrierendannkönnen Sie die in Polarkoordinatenintegrierenaber nicht DR Evisowie edx Y sondern eherDR die Fidistellen die außen liegenkriegen mehr Gewicht weil da die Grundfläche größer ist die stellen die ähnlichen kriegen weniger Gewicht bei der Grundflächeentsprechend kleiner istals ich brauche einen Korrekturfaktordavon nichtfärben ??die nicht vergessenwenn sie Polarkoordinatenintegrieren?? Korrekturfaktor erdas einfachste Sichten zu merken ist die gucken sich das Anfragen sind das Quadratmeterdas hier sind Quadratmeterohne dass er jetzt keine Quadratmeterschon klarer Hinweisdass es ohne dass er nicht funktionierenkanndannwenn man das hat gibt's zum BeispieldieFläche der Kreisscheibe geschenktwas sonst mittleres Drama ist das mit integrallösendeEckenich möchte ausrechnendie Fläche für die Nummer achtacht möchte ich ausrechnendie Flächedas Markensymbolhier die Fläche der Kreisscheibemit Radius Rsehr eigenwillige Schreibweiseandas Gericht mit einemdoppelten integralTXT Yeine passende Funktion integrierenüberdie Kreisscheibemit Radius Rum den Ursprungwelches Integral muss sich hier neben wirklich die Fläche der Kreisscheibe welche Funktionwelche Funktion muss ich integrierendass das hier wirklich die Fläche der Kreisscheibewirdwenn ich das wieder übersetztedieses Bild mit einem Volumendas Bild mit einem Volumen hier ist meine KreisscheibeIndex Y Ebeneman das nicht alles underscore einiges gar nicht in den Text rein aberscheint jetzt dringendeinenund jetzt möchte ich hier einen fliegenden Teppich drüber habenund dieses Volumen hierzwischen den klingen Teppich und der Kreisscheibevon demBeistrich dass das das Integralisdie Fläche wirdwelche Figur müssen Sie hier integrierendamit das Volumendie Fläche der Kreisscheibeist das wird sich bisschen absurd anwie muss ich den fliegenden Teppich legen damit das Volumen was ich hierstudierthabe damit dieses Volumen die Fläche der Kreisscheibeandenkt an ein Zylinderwas ist das Volumen eines Zylindersdas ist die Grundflächemal die Höheder Trick ist wenn sie die Höhe gleich einsetzenohne Einheitenmit Medikamenteist die Höhe gleich einsetzen ist das Volumen einmal die Grundfläche ?? ist das Volumen der sich die Grundflächeohne Einheitnichtzu viel drüber nachdenktalso der Trick ist hier die Funktion eins einzusetzenich integriere die Funktiondie ständig auf der ?? eins istdas eins istdann ist die ist das Volumenunter dieser Funktionsflächeeinmal die Grundflächealso ist das die GrundflächeKomma dass notfalls vorstellenandere hat sich das vorzustellen ist es mir irgendwie?? zu schreiben das man hier auch summiertich summieren über die gesamte Kreisscheibeaufalle Briefmarken die mir soin dieQuere kommen das wäre jetzt Beistrich was mit mal an ich so niealle Briefmarken aufalle TXT Y das ist die Fläche dazu Briefmarken alle aufs mirmal einsdie Funktion einsichtig ?? wird zwar schon vorgeführt wenn jetzt die anfangen das integral auszurechnenwird das ganze dann schwierigerwird Beistrich mit dem TX integral anfangen ??ich für gar nicht vor wie fürchterlich das wird es wird fürchterlichglaubt es miran weil ?? jeweils berücksichtigenmuss zum Beispiel wenn ichSeite X mache zuerstberücksichtigen dass ich auf dieser Höhe Y?? wurdenauf dieser Höhe Yvon da bis da gehe aber auf dieser Höhe Y von da bis da und auf dieser Höhe fünf hundertsterdiese Grenzen werden etwas fürchterliches mit Wurzeln werdendas möchte man sich nicht antun das kann man hinkriegen aber das macht nicht viel Spaßbeimmit Polarkoordinatenist das dagegen total billigich sage okay jetzt die KirchenPolarkoordinatendieselbe GrundflächeKreisscheibe mit Radius groß Rum den Ursprungaber jetzt schreibe ich nicht TXT Y einsonderneherDR die Viehund dann muss dasselbe rausgemopst?? muss dasselbe rauskommen eher DREvimal einsAktion über jeweils integrieren wollendie Fusion hier völlig Banane sie ist einfacheins ständig gleich einsist integral hier untengibt's geschenkthaben?? immer vorsichtig mit den Grenzen hinschreibenandas Innere integral so offensichtlich das über R werden also eher DRer läuft von null bis groß Rdas ist der Radiusder Kreisscheibeein Punkt habenläuft dessen Radius von nullbis groß Rwird auf dieser Seite natürlich genauso der Winkel ist eine über hundert achtzig Grad oder unter null Grad aberder Radius läuft von null bis groß Reinstellen??das Thema erledigt das ist das Innere integraldas äußere ist das über Fieierund Vieh läufteinmal denganzen kreisrum von null bis zwei Pizwei Pidas heißt was sie jetzt auf summierensind nicht mehr Briefmarkensonderneben Kommaähmsolche Stückchendas verzogene Stückchengegebendas jetzt jeweils die die Vieh sozusagenden Winkel durchlaufenund bei jedem Winkelserienhoffe Sie wissen was ich mache mal wird ähmdas sind die Elemente die ichaddiereendlich alle die zusammen addierensie die Flächeder Städte defekten hat er DR die Vieh als Flächein linearer Näherungund die alle addierenPunkt weil man das dannbis ins unendliche treibtbitte so exaktund das integral kann ich jetzt bitte ich ausrechnen hier in mit Stammfunktionich suche etwas das nach klein R abgeleitet gleich klein R ist also zum Beispiel R quadratshalbin den Grenzen von null bisgroß Rdann steht da insgesamtausreichend ??ausrechnengroß R einsetzen das macht also groß R Quadrat halbe minusnulleinsetzenBeistrich dann alles integral von null bis zwei Piüber groß R Quadrat halbe deFiWasserbedarf eine StammfunktionBockshorn jagen lassenFi ist IntegrationsvariableR Quadrat halbe hängt nicht von vier das ist ?? Konstantealso neben der StammfunktionR Quadrat halbe Mal Viehnicht das nach Vieh ableitetist eine partielle Ableitungähmsteht einfacher Quadrat halbe das in den Grenzen von null bis zwei Pinehmen sehr Quadrat halbe Mal zwei Pi nehmenplötzlich das gestochenhabenR Quadrat halbe Mal zweiPi kommt oben rausminusnull einsetzen kommt null rausund wir haben Kürzenimmer R Quadrat ist jetzt nichts überraschendeskann es tatsächlich jetzt integralauf einfache Form ausrichtennunalso der Gedanke warhier habe ich einen Integrationsbereichderschön symmetrisch ist ein Kreisumdie Funktionsowieso schön symmetrisch diese ganze Zeit einsso symmetrisch wie sie nur sein kann sozusagen?? Integrationsbereichesauch schon symmetrisch?? übersetzen sie einfach von X Y auf eher DR die Viehund rechnen gradlinig aus und kriegen die üblicheFläche derKreisscheibein Zylinderkoordinatenpassiert natürlich dasselbenur das Z dazu kommtin Zylinderkoordinatenhaben wir nochdas jetzt dazuDZ und die haben sie noch DZder Präsident will nichts besonderesdividiert durch im Sommer wieder Weg erklärt sicher von selbstDZ wird leider noch hinten drangehängt ?? des Fonds wird wie das üblicheDZ in Zylinderkoordinatenkeine Aktionda diese natürlichen Voluminaeher DR die Vieh DZ wäre das Volumen hier eher DR die Viehist eine Flächeekliger wird's bei den Kugelkoordinaten