שינויים

/* סעיף ב */
===סעיף ב===
לסעיף ב' אני מתכוון להעלות פתרון שהוא בסגנון מה שעשיתי בכיתה - בכל אופן יש כאן פתרון שסטודנט העלה שנראה לי נכון.--[[משתמש:איתמר שטיין|איתמר שטיין]] 00:54, 13 בפברואר 2013 (IST)
===סעיף ב===
מצא את נפח הגוף החסום ע"י המשטחים הבאים: <math>z=x^{2}+y^{2},z=0,x^{2}+y^{2}=x,x^{2}+y^{2}=2x</math>
 
 
נראה שצריך להשתמש כאן בקוארדינטות צילינדריות
 
<math>x=r\cos \theta ,\quad y= r\sin\theta, \quad z=z</math>
 
לכל <math>(x,y)</math> (או <math>(r,\theta)</math>) מסוימים. ערך <math>z</math> יכול לנוע מ <math>0</math> ועד <math>x^2+y^2</math> (או מ <math>0</math> ועד <math>r^2</math>)
 
לכן אנחנו רוצים את האינטגרל
 
<math>\iint \limits_{x\leq x^2+y^2 \leq 2x} \, \int_0^{x^2+y^2} \mathrm{d}z\mathrm{d}x\mathrm{d}y</math>
 
אחרי מעבר לקוארדינטות צילינדריות, ברור שזה יהיה משהו מהצורה
 
<math>\int_?^? \, \int_?^? \, \int_0^{x^2+y^2} \, r \mathrm{d}z\mathrm{d}r\mathrm{d}\theta</math>
 
הבעיה היא רק לקבוע את הגבולות
 
נסתכל על התנאים
 
<math>x^2+y^2=2x,\quad x^2+y^2=x</math>
 
אלה שני מעגלים
 
<math>(x-1)^2+y^2=1,\quad (x-\frac{1}{2})^2+y^2=\frac{1}{4}</math>
 
שניהם נמצאים בצד הימני של המישור <math>x>0</math>
ולכן התחום שלנו עבור <math>\theta</math> יהיה
<math>[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}]</math>
 
נותר למצוא את התחום של <math>r</math>.
 
התנאי <math>x^2+y^2=2x</math>
 
שקול ל <math>r^2=2r\cos\theta</math>
 
כלומר <math>r=2\cos\theta</math>
 
בדומה התנאי השני הוא <math>r=\cos\theta</math>
 
לכן התחום עבור <math>r</math> הוא <math>[\cos\theta,2\cos\theta]</math>
 
כעת נותר לחשב את האינטגרל
 
<math>\int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \, \int_{\cos\theta}^{2\cos\theta} \, \int_0^{r^2} \, r \mathrm{d}z\mathrm{d}r\mathrm{d}\theta
= \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \, \int_{\cos\theta}^{2\cos\theta} \, r^3 \mathrm{d}r\mathrm{d}\theta
= \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \, \frac{1}{4} r^4 \mid^{2\cos\theta}_{\cos\theta} \mathrm{d}\theta
=\frac{15}{4} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \, \cos^4\theta \mathrm{d}\theta
</math>
 
נשתמש (פעמיים) בנוסחא <math>\cos^2(\theta) = \frac{1+\cos2\theta}{2}</math>
 
ונקבל
 
<math>\frac{15}{4} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \, \cos^4\theta \mathrm{d}\theta =
\frac{15}{4} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \,\frac{(1+\cos2\theta)^2}{4} \mathrm{d}\theta =
\frac{15}{16} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \,(1+2\cos2\theta+ \cos^22\theta)\mathrm{d}\theta =
\frac{15}{16} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \,(\frac{3}{2}+2\cos2\theta+ \frac{1}{2}\cos4\theta)\mathrm{d}\theta
</math>
 
<math>
= \frac{15}{16}(\frac{3}{2}\theta+\sin2\theta+ \frac{1}{8}\sin4\theta) \mid_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}}
= \frac{15}{16} ( \frac{3}{2} \pi ) = \frac{45}{32} \pi
</math>
 
 
סטודנט העלה הנה עוד פתרון שנראה גם נכון.--[[משתמש:איתמר שטיין|איתמר שטיין]] 08:37, 15 בפברואר 2013 (IST)
 
גישה פשוטה שנראית לי נכונה: בוא נגיד ש D הוא התחום הנ"ל.