Chapter 25: Problem 14
Bestimmen Sie den Inhalt jenes Volumenbereiches, der von den Flächen \(x^{2}+y^{2}=1+z^{2}\) und \(x^{2}+y^{2}=2-z^{2}\) eingeschlossen wird und der den Koordinatenursprung enthält.
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Chapter 25: Problem 14
Bestimmen Sie den Inhalt jenes Volumenbereiches, der von den Flächen \(x^{2}+y^{2}=1+z^{2}\) und \(x^{2}+y^{2}=2-z^{2}\) eingeschlossen wird und der den Koordinatenursprung enthält.
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Berechnen Sie die folgenden Gebietsintegrale: (a) \(J=\int_{D} \frac{\sin \left(x_{1}+x_{3}\right)}{x_{2}+2} \mathrm{~d} x\) mit \(D=\left[-\frac{\pi}{4}, 0\right] \times[0,2] \times\left[0, \frac{\pi}{2}\right]\) (b) \(J=\int_{D} \frac{2 x_{1} x_{3}}{\left(x_{1}^{2}+x_{2}^{2}\right)^{2}} \mathrm{~d} x\) mit \(D=\left[\frac{1}{\sqrt{3}}, 1\right] \times[0,1] \times[0,1]\)
Ein Hammer (siehe Abb. 25.28) besteht aus einem hölzernen Stiel der Dichte \(\rho_{\mathrm{H}}=600 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}\) und einem stählernen Kopf der Dichte \(\rho_{\mathrm{S}}=7700 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}\). Der Stiel hat die Länge \(l_{1}=30 \mathrm{~cm}\) und ist zylindrisch. Der Radius am freien Ende beträgt \(r_{1}=1 \mathrm{~cm} .\) An den übrigen Stellen ist er in Abhängigkeit des Abstands \(x\) vom freien Ende durch die Formel $$ r(x)=r_{1}-a \frac{x^{2}}{l_{1}^{2}}, \quad 0 \leq x \leq l_{1} $$ gegeben. Hierbei ist \(a=0.2 \mathrm{~cm}\). Der Kopf ist ein Quader mit Länge \(l_{2}=9 \mathrm{~cm}\), sowie Breite und Höhe \(b_{2}=h_{2}=2.4 \mathrm{~cm}\). Der Kopf ist so durchbohrt, dass der Stiel genau hineinpasst und Stiel und Kopf bündig abschließen. Bestimmen Sie die Lage des Schwerpunkts des Hammers. Runden Sie dabei alle Zahlenwerte auf vier signifikante Stellen.
Zeigen Sie für beliebige \(n \in \mathbb{N}\) die Beziehung $$ V_{n}=\int_{0}^{1} \int_{0}^{t_{1}} \ldots \int_{0}^{t_{n-1}} \mathrm{~d} t_{n} \cdots \mathrm{d} t_{2} \mathrm{~d} t_{1}=\frac{1}{n !} $$
eine Folge von paarweise disjunkten, messbaren Mengen \(\left(D_{n}\right)\) aus \(\mathbb{R}^{n}\) mit \(\bigcup_{n=1}^{\infty} D_{n}=D\). Zeigen Sie, $$ \int_{D} 1 \mathrm{~d} \boldsymbol{x}=\sum_{n=1}^{\infty} \int_{D_{n}} 1 \mathrm{~d} \boldsymbol{x} $$
Mit \(W \subseteq \mathbb{R}^{3}\) bezeichnen wir das Gebiet, das von den Ebenen \(x_{1}=0, x_{2}=0, x_{3}=2\) und der Fläche \(x_{3}=x_{1}^{2}+x_{2}^{2}\), \(x_{1} \geq 0, x_{2} \geq 0\) begrenzt wird. Schreiben Sie das Integral $$ \int_{W} \sqrt{x_{3}-x_{2}^{2}} \mathrm{~d} x $$ auf 6 verschiedene Arten als iteriertes Integral in kartesischen Koordinaten. Berechnen Sie den Wert mit der Thnen am geeignetsten erscheinenden Integrationsreihenfolge.
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