Finne plan ut fra punkter

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
Bentebent
Cayley
Cayley
Innlegg: 55
Registrert: 15/12-2010 22:29
Sted: Trondheim

Hei, jeg skal regne ut en sirkulasjon i et område som er begrenset av den lukkede kurven, C, som er gitt ved hjørnene
P(1,0,0), Q(0,2,0) og R(0,0,2). Jeg har også fått opplyst at sirk. går i retning PQR, som må bety at normalvektoren har positiv k-komponent.

Det jeg lurer på er hvordan jeg beskriver flaten ved hjelp av hjørnene, så hvis noen kunne gitt en forklaring på det hadde det vært kjempefint! :)

Takker på forhånd.
NTNU: Ingeniørvitenskap & IKT 2011-2016 :)
kimjonas
Jacobi
Jacobi
Innlegg: 324
Registrert: 24/04-2007 15:53
Sted: Gjøvik

Skal du finne planet som punktene ligger i?
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Det er nok flere måter å gjøre dette på

Det letteste her er nok lettest å bruke stokes, til å skrive om
overflateintegralet ditt til et linjeintegral. Eg en projeksjon ned på xy-planet. slik at

[tex]\oint \text{curl} = \int_S F \, \mathrm{d}s[/tex]

Om du ønsker å finne et uttrykk for planet gitt ved disse tre punktene er ikke det så vanskelig heller. Et plan uttrykkes som oftest via et punkt, og en normalvektor. eg

[tex]\alpha \ \ a(x - x_1) + b(y - y_1) + c(z - z_1)[/tex]

Her ønsker du først å finne en vektor som står normalt på planet. Dette gjøres da lettest for eksempel slik

[tex]\vec{n} = \vec{PQ} \times \vec{PR}[/tex]

Så kan du for eksempel velge [tex](x_1,y_1,z_1) = P[/tex]
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Bentebent
Cayley
Cayley
Innlegg: 55
Registrert: 15/12-2010 22:29
Sted: Trondheim

Ah, haha, å finne planet er jo pensum i R2. Nå må jeg skjerpe meg. Takk!

Skal vi se.. jeg skal beregne

fluksintegralet av F * T ds, som blir [symbol:integral] [symbol:integral] curl F * n d(sigma).

Jeg kan jo samtidig opplyse om at
F = [ y^2, y*z, x*x] og curl F = [-y. -z, -2*y].

Jeg fant n-vektor lik [2,1,1]. Der F, n, og T er vektorer (vet ikke hvordan jeg får skrevet vektorsymbolet).

Jeg ender med et dobbeltintegral (eller et enkeltintegral som du nevnte, Nebuchadnezzar?) : int int ( -2*y - z - 2*y) d(sigma) over flaten S. Flaten S er gitt ved trekanten.

(Beklager for at det ble en dårlig skrevet oppsummering)
NTNU: Ingeniørvitenskap & IKT 2011-2016 :)
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Nå har det seg slik at jeg og snart har eksamen i dette. Veldig snart faktiks. Prøver derfor å legge ut en kort løsningsskisse under, har du fasit?

Vet jeg har regnet litt feil, men klarer ikke helt å se hvor.
......
Vi skal beregne

[tex]\iint_D F \cdot T\mathrm{d} = \iint \text{curl}(F) \, \mathrm{d}S[/tex]

Her har vi [tex]F(x) = [y^2 , y \cdot z , x^2][/tex] og [tex]\text{curl}(F)=\left[-y , -2x ,-2y\right][/tex] Via innsetning får vi da

[tex]\iint_D -4y - 2x\, \mathrm{d}S[/tex]

Her er D området avgrenset av [tex]0<x<1[/tex] , [tex]0<y<2[/tex] , [tex]0<z<2[/tex] og planet
[tex]2x + y + z + 2 = 0[/tex]

Velger herfra og benytte oss av parametriseringen [tex]x = u[/tex] og [tex]y=v[/tex]. Jakobian determinanten blir den samme.

Planet vårt kan da skrives som
[tex]2x + y + z + 2 = 0 \Rightarrow z = f(t,s) = 2 - 2u - v[/tex].
Slik at

[tex]\mathrm{d}S = \sqrt{ \left( \frac{\mathrm{d}F}{\mathrm{d}u}\right)^2 + \left( \frac{\mathrm{d}F}{\mathrm{d}u} \right)^2 + 1} = \sqrt{6}\,\mathrm{d}v \, \mathrm{d}v[/tex]

Endelig blir integralet vårt

[tex]\iint \text{curl}(F) \, \mathrm{d}S = \sqrt{6} \int_0^1 \ \int_0^{2-2u} -4v - 2u \, \mathrm{d}v\mathrm{d}u = -\frac{10}{3}\sqrt{6}[/tex]

Men dette virker ikke riktig, via Stokes får jeg noe litt annet :p

Så jeg vet ikke helt hvor feilen min ligger :p
Sist redigert av Nebuchadnezzar den 07/06-2012 10:37, redigert 1 gang totalt.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

Har ikke sett nøye på det, men det er vel sånn at [tex]\text{curl} \vec{F} d\vec{S} = \text{curl} \vec{F} \cdot \hat n dS = (-y, -2x, -2y) \cdot \frac{1}{\sqrt 6} (2,1,1) dS[/tex]?

edit: Jeg kan ikke se noe galt i utregningen i alle fall (bortsett fra faktoren [tex]\sqrt 6[/tex] som egentlig ikke skal være der pga. det ovenfor.) Jeg kommer også frem til -10/3. Hva mener du med at du får noe annet med Stokes? Det er vel det som er brukt for å omskrive integralet til et dobbeltintegral av curl F? (Mente du divergensteoremet?)
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Var litt sent i går ja, mente divergensteoremet men ser nå at det ikke vil fungere. Vi beveger jo oss langs randen og ikke over hele flaten, dermed er divergensteoremet ikke gyldig.

Godt å se jeg har regnet riktig, phew. Med dog litt for mange slurvefeil.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Bentebent
Cayley
Cayley
Innlegg: 55
Registrert: 15/12-2010 22:29
Sted: Trondheim

AH, herre min hatt. Jeg har skrevet x*x i stedet for x*z. Slik at curl F BLIR :

Curl F = [ -y, -z, -2y ]. Da kommer vi frem til svaret som er -10/3. Så feilen din ligger i at jeg sa feil, ellers har du gjort alt rett.

Tusen takk for hjelpen! :)

(Har du også matte2? Eller et lignende fag?)
NTNU: Ingeniørvitenskap & IKT 2011-2016 :)
Svar