TU Wien:Analysis 2 UE (diverse)/Übungen SS23/Beispiel 80

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Berechnen Sie das folgende Bereichsintegral: ∬B(y−x)dxdy, wobei B∈ℝ2

das durch die Punkte (0,0), (1,1), (1,−2) und (4,3) festgelegte konvexe Viereck sei.

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Lösungsvorschlag von Usernamee

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--Usernamee 15:00, 6. Okt. 2021 (CEST)

Zuerst teile ich den gesamten Bereich ABDC mit A=(0,0),B=(1,1),C=(1,−2),D=(4,3) in 4 rechtwinkelige Dreiecke. Dazu definiere ich mir zwei Hilfspunkte X=(1,0) und Y=(1,3).

∬B(y−x)dxdy=ABX+AXC+CYD−BYD

ABX=∫02∫0y(y−x)dxdy=∫02[xy−x22]0ydy=∫02((y2−y22)−0)dy=[y33−y36]02=83−86=86

AXC=∫0−2∫0−y/2(y−x)dxdy=∫0−2[xy−x22]0−y/2dy=∫0−2−y22−y28dy=[−12y33−18y33]0−2=86−−824=4024=106

CYD=∫−23∫13/5∗(y+2)+1(y−x)dydx=∫−23[xy−x22]13/5∗(y+2)+1dy=∫−23(((35⋅(y+2)+1)y−12(35⋅(y+2)+1)2)−(y−12))dy

=∫−23(3y2+6y5+y−12(3y5+115)2−y+12)dy=∫−23(3y2+6y5−12(9y225+66y25+12125)+12)dy

=∫−23(30y2+60y50−9y2+66y+12150+2550)dy=∫−23(21y2−6y−9650)dy

[2150y33−650y22−9650y]−23=567150−54100−28850−(−168150−24100+19250)=189−27−28850−−56−12+19250=−12650−12450=−25050=−5

BYD=∫13∫13/2∗(y−1)+1(y−x)dydx=∫−23[xy−x22]13/2∗(y−1)+1dy=∫−23(((32⋅(y−1)+1)y−12(32⋅(y−1)+1)2)−(y−12))dy

=∫−23(3y2−3y2+y−12(3y2−12)2−y+12)dy=∫−23(12y2−12y8−12(9y24−6y4+14)+48)dy

=∫−23(12y2−12y8−9y2−6y+18+48)dy=∫−23(3y2−6y+38)dy

=[38y33−3⋅28y22+38y]−23=38(273−9+3−(−83−4−2))=38(9−9+3+83+6)=38(9+83)=4+38

∬B(y−x)dxdy=86+106−5−(4+38)=−6−38

Das schaut zwar schön aus, aber ich könnt mir nicht vorstellen, dass es stimmt. 😅