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Diagonales de cuadrados en funciones curvas

Me encontré con un problema de integración. Es muy fácil de conectar los números en los pasos del solucionado el problema y llegar a la respuesta correcta, pero no entiendo una de las opciones de fórmulas dentro de la solución de la cadena. Aquí está todo el problema:

Un sólido se encuentra entre los planos perpendiculares a la $x$-eje de $x=0$$x=14$. Las secciones transversales perpendiculares al eje en el intervalo de $0\leq x\leq\ 14$ son plazas (Plazas? ¿Qué diablos??) con las diagonales que van de la parábola $y=-2\sqrt{x}$ a la parábola $y=2\sqrt{x}$. Hallar el volumen del sólido.

Por lo tanto, estoy realmente molesta por la forma en que este problema utiliza las palabras "secciones transversales, las" plazas" y "diagonales." Me siento como si ninguna de las matemáticas de la que me enteré que conducen a esto realmente me preparó para ser capaz de mirar una gráfica de la parábola y dijo llegado con esta solución de la cadena. No hay absolutamente nada "diagonal" en busca acerca de la gráfica de este problema.

La solución de la cadena también da $\dfrac{D^2}2$ como la fórmula $A(x)$ el uso de la fórmula para el área. Pero, ¿por qué???? Puedo conectar fácilmente la longitud del segmento de línea que corre paralela a la $y$-eje en $A(x)$ y consigue $\dfrac{(|y_1|+|y_2|)^2}2 = \dfrac{(4\sqrt{x})^2}2 = 8x$. También puede integrar fácilmente a $\int^{14}_{0} 8x\,dx = 784$ unidades cúbicas. Pero yo nunca podría pensar en el uso de $\dfrac{D^2}2$ en este problema, sin mirar la solución, y yo mucho esta situación me molesta!!!

Se supone que tengo que estar pensando en este problema en tres dimensiones?

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Juan Puntos 51

Voy a responder a sus preguntas (y declaró claramente implícita) de una en una, en un orden diferente que se les pidió.

(Plazas? ¿Qué diablos??)

Muchos sólidos se construyen de manera similar. Determinar una sección transversal, y determinar cómo cada sección transversal es de tamaño y orientado y se coloca y apilados juntos. Por ejemplo, una esfera puede ser definido como apilados círculos, y un cuadrado también puede ser definida como apilados de plazas, pero con diferente tamaño de su problema.

Me siento como si ninguna de las matemáticas de la que me enteré que conducen a esto realmente me preparó para ser capaz de mirar una gráfica de la parábola y dijo llegado con esta solución de la cadena.

No sé qué tipo de matemáticas que han aprendido. Pero este problema parece ser la prueba de habilidades múltiples, incluyendo la visualización en 3D y la comprensión de tal pregunta. Todos estamos de chocar con nuevas preguntas o preguntas que combinar ideas en nuevas formas. Tenemos que aprender de ese tipo de preguntas.

Se supone que tengo que estar pensando en este problema en tres dimensiones?

Al parecer, sí! Mi visualización en 3D es mejor que la media, pero no es genial. Yo era capaz de visualizar su sólido mentalmente: con la práctica, usted probablemente será capaz de hacerlo así.

No hay absolutamente nada "diagonal" en busca acerca de la gráfica de este problema.

En realidad, no es. He graficado a su sólida para que, dejando de lado la "tapa de extremo" a $x=14$. Aquí está una vista de la $xz$ plano, con su ojo en el $y$ eje. Nota: la parábola de la sección transversal.

xz plane

Usted no puede ver las diagonales aquí, pero aquí es una vista de la $yz$ plano. Nota la sección cuadrada.

yz plane

Estoy seguro de que puede ver las diagonales ahora. Como el problema señalado, las diagonales de los cuadrados están en el $xy$ plano y los extremos son en $y=\sqrt 2x$$y=-\sqrt 2x$. Aquí hay dos más vistas, oblicuo, para dar la idea general.

Obliqe 1

Oblique 2

La solución de la cadena también da $\dfrac{D^2}2$ como la fórmula $A(x)$ el uso de la fórmula para el área. Pero, ¿por qué????

Aquí es un cuadrado de lado a$s$, por lo que la diagonal $D=\sqrt 2s$.

enter image description here

Tenemos dos ecuaciones para esta plaza:

$$\text{Area}=s^2, \qquad D=\sqrt 2s$$

Hemos de encontrar una fórmula para el área dada la diagonal de la solución para $s$ en la segunda ecuación y sustituyendo en la primera ecuación, obteniendo

$$\text{Area}=\frac{D^2}2$$

En otras palabras, se obtiene la fórmula apropiada mediante el uso de lo que sabe, es decir, dos ecuaciones, y el uso de ellos para obtener lo que desea, es decir, que la última ecuación. De nuevo, este problema está pidiendo que se combinan varias habilidades en nuevas formas.

2voto

Narasimham Puntos 7596

SquareCossSectionSolid

La imagen está bien (bordes rectos), para una buena idea en 3D.

Para encontrar el volumen se están apilando las rebanadas cuadradas donde la diagonal$d$ es paralela al eje$y$, su tamaño varía de forma parabólica.

Dada la diagonal$d$

ps

Zona

ps

Volumen

ps

Desde aquí puedes continuar.

2voto

chaiwalla Puntos 1132

Resumiendo, "sí", su libro de texto e instructor probablemente pensó que formaría una imagen mental (incluyendo la sección transversal típica, sombreada) similar a

Un sólido con secciones transversales cuadradas inscritas en una parábola

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