Παραδείγματα τριπλών oλοκληρωμάτων Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Σχετικά έγγραφα
x 3 D 1 (x 1)dxdy = dydx = (x 1)[y] x x 3 dx + x)dx = 3 x5

Παραδείγματα διπλών oλοκληρωμάτων Γ. Λυχναρόπουλος

Λύσεις στο επαναληπτικό διαγώνισμα 3

1 3 (a2 ρ 2 ) 3/2 ] b V = [(a 2 b 2 ) 3/2 a 3 ] 3 (1) V total = 2V V total = 4π 3 (2)

Ανασκόπηση-Μάθημα 29 Σφαιρικές συντεταγμένες- Εφαρμογές διπλού και τριπλού ολοκληρώματος- -Επικαμπύλιο ολοκλήρωμα α είδους

ΤΡΙΠΛΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ. n S f x, y,z ΔV (1) n i i i i i 1

b proj a b είναι κάθετο στο

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 4ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διπλά Ολοκληρώματα Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Ανασκόπηση-Μάθημα 28 Τριπλό ολοκλήρωμα-κυλινδρικές-σφαιρικές συντεταγμένες

ΛΥΣΕΙΣ 6. a2 x 2 y 2. = y

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Κεφάλαιο 3 Πολλαπλά Ολοκληρώματα

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ιδάσκων : Ε. Στεφανόπουλος 12 ιουνιου 2017

xsin ydxdy (α) Εάν το χωρίο R είναι φραγμένο αριστερά και δεξιά από τις ευθείες x=α και x=β και από πάνω και κάτω από τις καμπύλες dr = dxdy

Ολοκληρώματα. ΗΥ111 Απειροστικός Λογισμός ΙΙ

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ I (Βασικό 3 ου Εξαμήνου) Διδάσκων : Δ.Σκαρλάτος ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ. Α. Τριγωνομετρικές Ταυτότητες

DIPLA KAI TRIPLA OLOKLHRWMATA

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Διανύσματα - Διανυσματικές Συναρτήσεις

k ) 2 P = a2 x 2 P = 2a 2 x y 2 Q = b2 y 2 Q = 2b 2 y z 2 R = c2 z 2 R = 2c 2 z P x = 2a 2 Q y = 2b 2 R z = 2c 2 3 (a2 +b 2 +c 2 ) I = 64π

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Πρόοδος 18/4/2018 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

Μαθηματικά για μηχανικούς ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

< F ( σ(h(t))), σ (h(t)) > h (t)dt.

Ολοκληρώματα. Κώστας Γλυκός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. Ασκήσεις για ΑΕΙ και ΤΕΙ. Kglykos.gr. σε Ολοκληρώματα. τεχνικές. 108 ασκήσεις. εκδόσεις.

Κεφάλαιο 5 Πολλαπλά Ολοκληρώματα

Ολοκληρώματα. Κώστας Γλυκός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. Ασκήσεις για ΑΕΙ και ΤΕΙ. Kglykos.gr. σε Ολοκληρώματα. τεχνικές. 108 ασκήσεις. εκδόσεις.

Μαθηματικά για μηχανικούς ΙΙ ΛΥΣΕΙΣ/ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

x y z η οποία ορίζεται στο χωρίο V

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 TΡΙΠΛΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ. R = x,y,z : a x b, a y b, a z b.

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 8: Αλλαγή μεταβλητών. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Σύντομη μαθηματική εισαγωγή

Περιεχόµενα. 1 Ολοκληρώµατα ιπλό Ολοκλήρωµα... 1

Υπολογισµός τριπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

ds ds ds = τ b k t (3)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Πρόοδος (Λύσεις) Ι. Λυχναρόπουλος

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 5ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανυσματικά Πεδία Επικαμπύλια Ολοκληρώματα Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

( () () ()) () () ()

5.1 Συναρτήσεις δύο ή περισσοτέρων µεταβλητών

14 ΚΑΜΠΥΛΟΓΡΑΜΜΕΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά

( () () ()) () () ()

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΑΖΑΣ ΘΕΣΗΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΜΑΖΑΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΣΩΜΑΤΩΝ


ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος. Κωνσταντίνος Βελλίδης ΕΚΠΑ, ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ, Στυλιάρης

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

ΦΥΣ Διαλ Σήμερα...? q Λογισμό μεταβολών (calculus of variations)

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,,

lim Δt Δt 0 da da da dt dt dt dt Αν ο χρόνος αυξηθεί κατά Δt το διάνυσμα θα γίνει Εξετάζουμε την παράσταση

Εμβαδά. 1) Με βάση το παρακάτω διάγραμμα όπου το εμβαδόν των περιοχών είναι Α1=8 και Α2=2, να. 2) Να εκφράσετε το εμβαδόν του γραμμοσκιασμένου

8. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Φυσική ΙΙ Δ. Κουζούδης. Πρόβλημα 8.6.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ- ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 1/2012

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΚΑΡΤΕΣΙΑΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΕ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Απειροστικός Λογισμός ΙΙΙ Υποδείξεις - Συχνά Λάθη

Homework#13 Trigonometry Honors Study Guide for Final Test#3

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Εργασία 2. Παράδοση 20/1/08 Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες

Στην πράξη βρίσκουμε το Ν Α [το P (A)] όχι με παρατηρήσεις, αλλά με τη χρήση της λογικής (π.χ. ζάρι) ή της Φυσικής (π.χ. όγκος)

Κλασική Ηλεκτροδυναμική

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ- ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 1/ Στον Ευκλείδειο χώρο ορίζουμε τις νόρμες: 0 2 xx, που ισχύει.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Κεφάλαιο 4 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΚΕΝΤΡΟΥ ΑΝΤΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΚΕΝΤΡΟΥ ΛΟΓΩ ΕΓΚΑΡΣΙΑΣ ΚΛΙΣΗΣ

f f 2 0 B f f 0 1 B 10.3 Ακρότατα υπό συνθήκες Πολλαπλασιαστές του Lagrange

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου Ι. Λυχναρόπουλος

1.1.1 Εσωτερικό και Εξωτερικό Γινόμενο Διανυσμάτων

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Εισαγωγή στις Φυσικές Επιστήμες ( ) Ονοματεπώνυμο Τμήμα ΘΕΜΑ 1. x x. x x x ( ) + ( 20) + ( + 4) = ( + ) + ( 10 + ) + ( )

Γιάνναρος Μιχάλης. 9x 2 t 2 7dx 3) 1 x 3. x 4 1 x 2 dx. 10x. x 2 x dx. 1 + x 2. cos 2 xdx. 1) tan xdx 2) cot xdx 3) cos 3 xdx.

Εργαστήριο Ανώτερης Γεωδαισίας Μάθημα 7ου Εξαμήνου (Ακαδ. Έτος ) «Εισαγωγή στο Γήινο Πεδίο Βαρύτητας»

Κλασική Hλεκτροδυναμική

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 2ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανυσματικές Συναρτήσεις Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Ολοκληρωτικός Λογισμός

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2011 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου 25/9/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

Κανόνας της αλυσίδας. J ανοικτά διαστήματα) ώστε ( ), ( ) ( ) ( ) fog ' x = f ' g x g ' x, x I (2)

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS ΚΕΦ.. 23

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ 3 ΠΕΡΙΟΔΩΝ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 8 ΙΟΥΝΙΟΥ 2009

Ασκήσεις Γενικά Μαθηµατικά Ι Οµάδα 9

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Β. 0και 4 x 3 0.

Ασκήσεις Διανυσματικής Ανάλυσης

ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ (ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ )

14 Εφαρµογές των ολοκληρωµάτων

πάχος 0 πλάτος 2a μήκος

(2) Θεωρούµε µοναδιαία διανύσµατα α, β, γ R 3, για τα οποία γνωρίζουµε ότι το διάνυσµα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 TΡΙΠΛΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ. R = x,y,z :a x b, a y b, a z b. είναι τυχαίες διαµερίσεις των κλειστών διαστηµάτων [α i,b i ] (i=1,2,3) της µορφής

Κλασική Hλεκτροδυναμική

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Συναρτήσεις Πολλών Μεταβλητών

E = E 0 + E = E 0 P ϵ 0. = 1 + χ r. = Q E 0 l

Η μέθοδος του κινουμένου τριάκμου

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Κεφάλαιο Χώρος, Διανύσματα, Διανυσματικές εξισώσεις, Συστήματα Συντεταγμένων.

Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

Transcript:

Παραδείγματα τριπλών oλοκληρωμάτων Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος Παράδειγμα Να υπολογισθεί το ολοκλήρωμα I = x e + z dv όπου = [, ] [,] [,] Η ολοκλήρωση, όπως φαίνεται από τα άκρα ολοκλήρωσης, γίνεται πάνω στο ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο χωρίο = [, ] [,] [,] Η σειρά ολοκλήρωσης δεν έχει σημασία. Επιλέγουμε αυθαίρετα να ολοκληρώσουμε πρώτα ως προς x, έπειτα ως προς και τέλος ως προς z. I = x e + z dx d dz = x e + z dx d dz = x= = x xe + xz d dz = e + 6z d dz = x= = = e + 6z d dz = e + 6z dz = = z= 6 e 6z dz 6z ez z = 6 e z= = + = + Παράδειγμα Να υπολογισθεί το ολοκλήρωμα I = z dv όπου το τρισδιάστατο χωρίο στο πρώτο όγδοο των αξόνων που περικλείεται από τον κύλινδρο επίπεδα = x και x =. Το χωρίο ολοκλήρωσης φαίνεται στο σχήμα: + z και τα

Το χωρίο είναι z-απλό, επομένως προτιμούμε να κάνουμε πρώτα την ολοκλήρωση ως προς z. Θα πρέπει να προσδιορίσουμε τα όρια του z μεταξύ επιφανειών. Προφανώς το κάτω όριο του z είναι το επίπεδο z = και το άνω όριο βρίσκεται πάνω στον κύλινδρο με εξίσωση + z = την οποία πρέπει να επιλύσουμε ως προς z: z = Επομένως z Έτσι έχουμε z= z I = z dv = z dz da= da ( ) da = R R z= R Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε το διπλό ολοκλήρωμα που προέκυψε. Θέτοντας z= σε όλες τις εξισώσεις του συνόρου του χωρίου παίρνουμε την προβολή τους στο επίπεδο xo. Επομένως η προβολή του στο xo επίπεδο είναι το χωρίο R που παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα: To χωρίο R είναι και x-απλό και -απλό. Επιλέγουμε αυθαίρετα να κάνουμε πρώτα την ολοκλήρωση ως προς x και έπειτα ως προς. Θα πρέπει να προσδιορίσουμε τα όρια του x μεταξύ καμπυλών. Το αριστερό όριο θα είναι η ευθεία x= και το δεξιό όριο η ευθεία x=. Επομένως x Τέλος τα όρια του θα είναι δύο απλά σημεία. Προφανώς όπως φαίνεται από το σχήμα είναι: Άρα x= I = ( ) dx d = dx d = x d = d x= = = = = 8 = Παράδειγμα Να υπολογισθεί ο όγκος του στερεού χωρίου το οποίο βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια z = 5 x, πάνω από το επίπεδο xo και περικλείεται από τον κύλινδρο x + = 9

Το χωρίο ολοκλήρωσης φαίνεται στο σχήμα: Η προβολή του στο xo επίπεδο είναι το χωρίο R που είναι κύκλος με ακτίνα. Το χωρίο είναι z-απλό, και το R ακτινικά απλό επομένως προτιμούμε να χρησιμοποιήσουμε κυλινδρικές συντεταγμένες ή ισοδύναμα θα ολοκληρώσουμε πρώτα ως προς z και έπειτα θα χρησιμοποιήσουμε πολικές συντεταγμένες για να υπολογίσουμε το διπλό ολοκλήρωμα που προκύπτει. Αρχικά θα πρέπει να προσδιορίσουμε τα όρια του z μεταξύ επιφανειών. Προφανώς το κάτω όριο του z είναι το επίπεδο z = και το άνω όριο βρίσκεται πάνω στον ημισφαίριο με εξίσωση z = 5 x, την οποία πρέπει να εκφράσουμε στις πολικές συντεταγμένες. Επομένως z 5 r Έτσι έχουμε 5 r z= 5 r V = dv = dz da= [ z] da = 5 r da z= R R R Θα υπολογίσουμε τώρα το διπλό ολοκλήρωμα σε πολικές συντεταγμένες. Προφανώς τα όρια των r και θ στο χωρίο R είναι αντίστοιχα: r και θ π Έτσι παίρνουμε: π π V = 5 r rdrdθ = dθ 5 r rdr = π 5 r d( 5 r ) = / r= 6 = π (5 ) = π = π κµ.. r r=

Παράδειγμα Να υπολογισθεί ο όγκος του στερεού χωρίου το οποίο βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια x + + z =6, και πάνω από τον κώνο Το χωρίο ολοκλήρωσης φαίνεται στο σχήμα: z = x + Επειδή το χωρίο περικλείεται από σφαίρα και κώνο θα χρησιμοποιήσουμε σφαιρικές συντεταγμένες. Θέτουμε x = ρcosθsinϕ = ρsinθsinϕ z = ρcosϕ στις εξισώσεις της σφαίρας cos sin + sin sin + cos = 6 ρ θ ϕ ρ θ ϕ ρ ϕ ( ) sin cos + sin + cos = 6 ρ ϕ θ θ ρ ϕ ( ) sin + cos = 6 sin + cos = 6 ρ ϕ ρ ϕ ρ ϕ ϕ ρ = 6 ρ = και του κώνου cos = cos sin + sin sin ρ ϕ ρ θ ϕ ρ θ ϕ ( ) cos = sin cos + sin ρ ϕ ρ ϕ θ θ ρcosϕ = ρ sin ϕ ρcosϕ = ρsinϕ π cosϕ = sinϕ tanϕ = ϕ = Έτσι θα είναι

ππ/ π π/ V = dv = ρ sinϕdρdϕdθ = dθ sinϕdϕ ρ dρ = π / ρ 8 = π[ cosϕ].. π κµ = Παράδειγμα 5 Να υπολογισθεί η μάζα του στερεού χωρίου, το οποίο βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια z =, και πάνω από τον κώνο από την συνάρτηση ( ) dxz (,, ) = k x + + z, k Το χωρίο ολοκλήρωσης φαίνεται στο σχήμα: z = x + αν η πυκνότητά του δίνεται z = ρ = cosϕ Θα χρησιμοποιήσουμε σφαιρικές συντεταγμένες. Θέτουμε x = ρcosθsinϕ = ρsinθsinϕ z = ρcosϕ στις εξισώσεις του επιπέδου και του κώνου και παίρνουμε αντίστοιχα: ρcosϕ = ρ = cosϕ και π ϕ = (όπως στο προηγούμενο παράδειγμα) Επίσης η συνάρτηση πυκνότητας σε σφαιρικές συντεταγμένες θα γίνει: 5

d = k( ρ cos θsin ϕ+ ρ sin θsin ϕ+ ρ cos ϕ) d = k( ρ sin ϕ( cos θ + sin θ) + ρ cos ϕ) d = k( ρ sin ϕ+ ρ cos ϕ) d = kρ ( sin ϕ+ cos ϕ) d = kρ Έτσι θα είναι ππ/ /cosϕ ππ/ /cosϕ Μ= d( x,, z) dv = kρ ρ sinϕdρdϕdθ = k ρ sinϕdρ dϕdθ = ππ/ 5 ρ= /cosϕ ππ/ π π/ ρ tanϕ tanϕ = k sinϕ d d k d d k d d 5 ϕ θ = ϕ θ = θ ϕ 5 cos ϕ 5 = cos ϕ ρ = π/ π/ π/ tanϕ sinϕ = k 5 π dϕ k π dϕ k π cos ϕd(cos ϕ) 5 5 = cos ϕ 5 = = cos ϕ 5 π / 6 6 8 = k π = k π = kπ 5 cos ϕ 5 5 6