Discussione:
Volume definito da una superficie parametrica
(troppo vecchio per rispondere)
One
2007-08-20 13:46:31 UTC
Permalink
In una superficie definita da una funzione cartesiana (es: z=f(x,y)), riesco
a calcolare l'area sottesa alla curva integrando la funzione nel suo
dominio, similmente a ciò che accede nel piano. Ma nel caso che la
superficie sia espressa in forma parametrica come posso comportarmi?

x=i(u,v)
y=j(u,v)
z=k(u,v)

----

Ricky
Schnatterich
2007-08-20 14:55:10 UTC
Permalink
Ad occhio e croce:

calcolando lo jacobiano J:

V = int z dxdy =
= int z J dudv

Schnatterich

---
"I'm no Pawn, I'm Donald Duck ! "
-- Donald in MathMagic Land
Post by One
In una superficie definita da una funzione cartesiana (es: z=f(x,y)), riesco
a calcolare l'area sottesa alla curva integrando la funzione nel suo
dominio, similmente a ciò che accede nel piano. Ma nel caso che la
superficie sia espressa in forma parametrica come posso comportarmi?
x=i(u,v)
y=j(u,v)
z=k(u,v)
----
Ricky
One
2007-08-20 16:14:37 UTC
Permalink
Post by Schnatterich
V = int z dxdy =
= int z J dudv
Scusa. Mi sono messo a leggere qualcosa in rete circa lo jacobiano, ma non
ne ho compreso l'utilizzo.
Ho calcolato la matrice Jacobiana con le derivate parziali delle funzioni.
Devo integrare questa?

Posto la superficie paramentrica in questione, anche se mi piacerebbe capire
la logica che sta dietro ad un risultato.

[ cos(v)*(3/5*u^2-28/5*u+79/5) ]
[ -4/5*u^2+29/5*u-32/5 ]
[ -sin(v)*(3/5*u^2-28/5*u+79/5) ] u [2,4], v [0,2pi]

data dalla rotazione completa attorno a y di una curva.

Ti ringrazio per l'attenzione.
Schnatterich
2007-08-20 18:16:19 UTC
Permalink
Ti spiego: io ho fatto così:

comincia dal caso più semplice, in 2 dimensioni.

Se hai y=f(x),
allora Area = int y dx; OK?

Se prendi le equazioni parametriche della curva grafico

x=x(t)
y=y(t)

allora Area = int y(t) dx

ma dx = x' dt , che è un altro modo di scrivere la derivata x'=dx/dt
come rapporto di due differenziali. (Lo so che non è ortodosso,
ed è molto leibniziano, ma è intuitivo e soprattutto funziona).

Ne segue Area = int y(t) x' dt (con gli estremi di integrazione
ottenuti dalla trasformazione).
Non è altro che una integrazione per sostituzione.

Nel passare a tre dimensioni, idem cum patatem.

Bisogna cambiare la derivata con lo Jacobiano.


Quindi:
Se:
x=x(u,v)
y=y(u,v)
z=z(u,v)

Volume = int [z(u,v) J(u,v)] dudv.

Su questi argomenti è *splendidamente* chiaro il

Piskunov - Calcolo differenziale e integrale, 2 volumi- Editori Riuniti
(tradotto dal russo, dalla edizione MIR di Mosca)
non credo sia più in commercio, ma si trova certamente nelle biblioteche.

Ma anche: Ayres - Calcolo differenziale e integrale - Schaum
Anche questo non più in commercio.

Bei libri anche perchè sono colmi di esercizi. Te li consiglio vivamente.

Se devi calcolare il volume di un solido di rotazione, allora
devi integrare (due volte : in d\theta e in dx)
in d\theta, da 0 a 2pigreco -> rotazione completa e in dx,
l'area di una sezione: pigreco*(y(x))^2.

Credo che si chiami teorema di Guldino, ma non ne sono sicuro.
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Ciao.
Schnatterich

---
"I'm no Pawn, I'm Donald Duck ! "
-- Donald in MathMagic Land
Post by One
Post by Schnatterich
V = int z dxdy =
= int z J dudv
Scusa. Mi sono messo a leggere qualcosa in rete circa lo jacobiano, ma non
ne ho compreso l'utilizzo.
Ho calcolato la matrice Jacobiana con le derivate parziali delle funzioni.
Devo integrare questa?
Posto la superficie paramentrica in questione, anche se mi piacerebbe capire
la logica che sta dietro ad un risultato.
[ cos(v)*(3/5*u^2-28/5*u+79/5) ]
[ -4/5*u^2+29/5*u-32/5 ]
[ -sin(v)*(3/5*u^2-28/5*u+79/5) ] u [2,4], v [0,2pi]
data dalla rotazione completa attorno a y di una curva.
Ti ringrazio per l'attenzione.
One
2007-08-21 11:26:08 UTC
Permalink
Post by Schnatterich
comincia dal caso più semplice, in 2 dimensioni.
Se hai y=f(x),
allora Area = int y dx; OK?
[...]
Credo che si chiami teorema di Guldino, ma non ne sono sicuro.
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Grazie mille, veramente.
Seguendo il tuo ragionamento sono partito dal piano e ho compreso il cambio
di variabili con lo Jacobiano.
In fondo nel piano lo Jacobiano corrisponde alla semplice derivata. =)

Ricky.
Schnatterich
2007-08-22 10:42:03 UTC
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A pag. 209 del Piskunov , II volume, c'è la dimostrazione
del teorema della integrazione per sostituzione per gli
integrali doppi. E quindi del perchè lo Jacobiano
generalizza in più dimensioni il concetto di derivata.

Schnatterich.

---
"Since you are now studying geometry and trigonometry, I will
give you a problem. A ship sails the ocean. It left Boston
with a cargo of wool. It grosses 200 tons. It is bound for Le Havre.
... There are 12 passengers aboard. The wind is blowing East-North-East.
The clock points to a quarter past three in the afternoon. It is the month
of May. How old is the captain ?
-- Gustave Flaubert
Post by One
Post by Schnatterich
comincia dal caso più semplice, in 2 dimensioni.
Se hai y=f(x),
allora Area = int y dx; OK?
[...]
Credo che si chiami teorema di Guldino, ma non ne sono sicuro.
-------------------------------------------------------------------
Grazie mille, veramente.
Seguendo il tuo ragionamento sono partito dal piano e ho compreso il cambio
di variabili con lo Jacobiano.
In fondo nel piano lo Jacobiano corrisponde alla semplice derivata. =)
Ricky.
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