nach Aufgabentypen suchen

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

Browserfenster aktualisieren (F5), um neue Beispiele bei den Aufgabentypen zu sehen

Rotationskörper

Beispiel:

Die Fläche unter dem Graph von f mit f(x)= 3 3x +3 soll im Intervall [0,2] um die x-Achse rotieren.
Berechne das Volumen des entstehenden Drehkörpers.

Lösung einblenden
V = π 0 2 ( 3 3x +3 ) 2 x
= π 0 2 9 ( 3x +3 ) 2 x
= π 0 2 9 ( 3x +3 ) -2 x

= π [ -3 ( 3x +3 ) -1 ] 0 2

= π [ - 3 3x +3 ] 0 2

= π · ( - 3 32 +3 + 3 30 +3 )

= π · ( - 3 6 +3 + 3 0 +3 )

= π · ( - 3 9 + 3 3 )

= π · ( -3( 1 9 ) +3( 1 3 ) )

= π · ( - 1 3 +1 )

= π · ( - 1 3 + 3 3 )

= π · 2 3

= 2 3 π


≈ 2,094

Rotationskörper zwischen zwei Kurven

Beispiel:

Die Graphen der Funktionen f und g mit f(x)= 7 x 2 und g(x)= 7 ( 3x +4 ) 2 schließen eine Fläche ein. Diese Fläche rotiert im Intervall [1,2] um die x-Achse und erzeugt somit einen Drehkörper.
Berechne das Volumen dieses Drehkörpers.

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Den so entstandenen Rotationskörper kann man sich vorstellen als Rotationskörper, der durch Rotation der Fläche unter dem Graph von f entsteht, und aus dem der Rotationskörper, der durch Rotation der Fläche unter dem Graph von g entsteht, herausgefräst wird. Dadurch ergibt sich für solch einen Rotationskörper die Formel:

V = π 1 2 ( 7 x 2 ) 2 x - π 1 2 ( 7 ( 3x +4 ) 2 ) 2 x

Da die beiden Integrale die gleichen Grenzen haben, kann man auch die beiden Summanden in ein Integral schreiben:

= π 1 2 ( ( 7 x 2 ) 2 - ( 7 ( 3x +4 ) 2 ) 2 ) x

= π 1 2 ( 49 x 4 - 49 ( 3x +4 ) 4 ) x

= π 1 2 ( - 49 ( 3x +4 ) 4 + 49 x 4 ) x
= π 1 2 ( -49 ( 3x +4 ) -4 +49 x -4 ) x

= π [ 49 9 ( 3x +4 ) -3 - 49 3 x -3 ] 1 2

= π [ 49 9 ( 3x +4 ) 3 - 49 3 x 3 ] 1 2

= π · ( 49 9 ( 32 +4 ) 3 - 49 3 2 3 - ( 49 9 ( 31 +4 ) 3 - 49 3 1 3 ) )

= π · ( 49 9 ( 6 +4 ) 3 - 49 3 ( 1 8 ) - ( 49 9 ( 3 +4 ) 3 - 49 3 1 ) )

= π · ( 49 9 10 3 - 49 24 - ( 49 9 7 3 - 49 3 ) )

= π · ( 49 9 ( 1 1000 ) - 49 24 - ( 49 9 ( 1 343 ) - 49 3 ) )

= π · ( 49 9000 - 49 24 - ( 1 63 - 49 3 ) )

= π · ( 49 9000 - 18375 9000 - ( 1 63 - 1029 63 ) )

= π · ( - 9163 4500 -1 · ( - 1028 63 ) )

= π · ( - 9163 4500 + 1028 63 )

= π · 149953 10500

= 149953 10500 π


≈ 44,866

Rotationskörper um andere Achse

Beispiel:

Die Fläche zwischen dem Graph von f mit f(x)= 2 ( x +2 ) 2 +3 ( x +2 ) 2 und der Geraden y = 2 rotiert im Intervall [0,2] um diese Gerade y = 2 (nicht um die x-Achse).
Berechne das Volumen des entstehenden Drehkörpers.

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Die Fläche zwischen dem Graph von f und der Geraden y = 2 (linkes Schaubild) ist die gleiche Fläche wie die zwischen der Differenzfunktion f(x)-2 = 2 ( x +2 ) 2 +3 ( x +2 ) 2 -2 = 2 ( x +2 ) 2 +3 ( x +2 ) 2 - 2 ( x +2 ) 2 ( x +2 ) 2
und der x-Achse (rechtes Schaubild).

Dementsprechend ist auch der gesuchte Rotationskörper der gleiche, wie wenn man die Fläche unter der Differenzfunktion (rechtes Schaubild) um die x-Achse rotieren lassen würde. Dadurch ergibt sich für das Volumen:

V = π 0 2 ( 2 ( x +2 ) 2 +3 ( x +2 ) 2 - 2 ( x +2 ) 2 ( x +2 ) 2 ) 2 x

= π 0 2 ( 2 ( x +2 ) 2 +3 -2 ( x +2 ) 2 ( x +2 ) 2 ) 2 x

= π 0 2 ( 3 ( x +2 ) 2 ) 2 x

= π 0 2 3 2 · 1 ( x +2 ) 4 x

= π 0 2 9 ( x +2 ) 4 x
= π 0 2 9 ( x +2 ) -4 x

= π [ -3 ( x +2 ) -3 ] 0 2

= π [ - 3 ( x +2 ) 3 ] 0 2

= π · ( - 3 ( 2 +2 ) 3 + 3 ( 0 +2 ) 3 )

= π · ( - 3 4 3 + 3 2 3 )

= π · ( -3( 1 64 ) +3( 1 8 ) )

= π · ( - 3 64 + 3 8 )

= π · ( - 3 64 + 24 64 )

= π · 21 64

= 21 64 π


≈ 1,031