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Forum "Integralrechnung" - minimales Volumen
minimales Volumen < Integralrechnung < Analysis < Oberstufe < Schule < Mathe < Vorhilfe
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minimales Volumen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:42 Mi 10.09.2008
Autor: robertl

Aufgabe
Der Graph [mm] f(x)=\sin(x) [/mm] rotiert um die Gerade g(x)=c      mit   [mm] $0\le c\le [/mm] 1$ für  [mm] x\in[0;\pi] [/mm]  . Bestimmen sie c so ,dass der entstehende Rotationskörper minimalen Volumen hat.

ich komme infach nicht weiter muss ich hier die Differenzfunktion bilden und dann das Volumen berechnen ,dass habe ich gemacht und bin auf  
V= 2*pi -2c*pi gekommen mein problem nun ist aber wie bekomme ich das minimale volumen raus   für  V´(c) BEKOMME ich -2*pi hmm und was habe ich nun damit? da ist kein Tiefpunkt oder Hochpunkt.
kan mir wer helfen bitte

        
Bezug
minimales Volumen: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:11 Mi 10.09.2008
Autor: Somebody


> Der Graph [mm]f(x)=\sin(x)[/mm] rotiert um die Gerade g(x)=c      
> mit   [mm]0\le c\le 1[/mm] für  [mm]x\in[0;\pi][/mm]  . Bestimmen sie c so
> ,dass der entstehende Rotationskörper minimalen Volumen
> hat.
>  ich komme infach nicht weiter muss ich hier die
> Differenzfunktion bilden und dann das Volumen berechnen
> ,dass habe ich gemacht und bin auf  
> V= 2*pi -2c*pi gekommen

[notok] So einfach geht das nicht. Du musst ja $c$ so wählen, dass der Wert des []folgenden Integrals möglichst klein wird:

[mm]V(c) := \pi \integral_0^\pi \left(\sin(x)-c\right)^2\; dx[/mm]

Wenn Du dieses Integral ausrechnest, siehst Du, dass es sich bei $V(c)$ um eine quadratische Funktion von $c$ handelt. Der Graph ist eine nach oben geöffnete quadratische Parabel. Es sollte also nicht allzu schwierig sein, hier einen Tiefpunkt zu finden.

P.S: Der LaTeX-Renderer des Forums scheint zur Zeit ein Problem zu haben, so dass Du die obige Formel für das Integral wohl vorerst nicht so gut wirst lesen können ;-)

Bezug
                
Bezug
minimales Volumen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:28 Mi 10.09.2008
Autor: robertl

Aufgabe
danke^

hmm ich kann das echt nicht lesen xD
also ist V = pi * Integrall von 0-pi der funktion  [mm] (sin(x)-c)^2 [/mm] dx???

hmm und was ist dan  [mm] (sin(x))^2 [/mm] integriert also was ist die Stammfunktion von  [mm] (sin(x))^2 [/mm]     ist das dan    -cos [mm] x^2 [/mm] ????

Bezug
                        
Bezug
minimales Volumen: partielle Integration
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:31 Mi 10.09.2008
Autor: Loddar

Hallo Robert!


Die Stammfunktion von [mm] $\sin^2(x)$ [/mm] ermittelt man am besten über partielle Integration, indem man wie folgt zerlegt:
[mm] $$\sin^2(x) [/mm] \ = \ [mm] \sin(x)*\sin(x)$$ [/mm]

Gruß
Loddar


Bezug
                                
Bezug
minimales Volumen: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:46 Mi 10.09.2008
Autor: robertl

Aufgabe
OK

OKAY ich habe die PARTIELLE INTEGRATION  FÜR [mm] sin^2(x) [/mm] BENUTZT UND     -cos(x)-sin(x)   raus ist das richtig so??

Bezug
                                        
Bezug
minimales Volumen: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:52 Mi 10.09.2008
Autor: Somebody


> OK
>  OKAY ich habe die PARTIELLE INTEGRATION  FÜR [mm]sin^2(x)[/mm]
> BENUTZT UND     -cos(x)-sin(x)   raus ist das richtig so??

Eher nicht. Leite dies doch mal ab und schau, ob wirklich [mm] $\sin^2(x)$ [/mm] rauskommt...

Wie wärs statt dessen mit folgender Überlegung

[mm]\begin{array}{lcll} \displaystyle\int \sin^2(x)\, dx &=& \displaystyle\int\underset{\uparrow}{\sin(x)}\cdot\underset{\downarrow}{\sin(x)}\,dx\\ &=&\displaystyle -\cos(x)\cdot\sin(x)+\int\cos^2(x)\, dx\\ &=&\displaystyle -\cos(x)\cdot \sin(x)+\int(1-\sin^2(x))\, dx\\ &=&\displaystyle -\cos(x)\cdot \sin(x)+x-\int\sin^2(x)\, dx &\displaystyle \Big|+\int\sin^2(x)\, dx\\ \displaystyle 2\int \sin^2(x)\,dx &=& \displaystyle x-\cos(x)\sin(x) &\Big| \div 2\\[.3cm] \displaystyle \int\sin^2(x)\,dx &=& \tfrac{1}{2}(x-\sin(x)\cos(x)) \end{array}[/mm]


P.S: Der LaTeX-Code in meiner ersten Antwort ist inzwischen lesbar geworden.

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