}

Mathematica (e IV)

1998/07/01 Angulo, Patxi | Lazkano, Elena Iturria: Elhuyar aldizkaria

Con este artigo damos por finalizado o seguinte exemplo que organizamos como introdución ao programa Mathematica. Aínda que limitamos os exercicios ao campo do cálculo matemático, lembrade que Mathematica é una ferramenta adecuada paira utilizar matrices, resolver sistemas de ecuacións, etc. Na confianza de que lle serían de valor, a continuación móstrase o último exemplo.

4º Volume delimitado polas dúas superficies

  • Enunciado

Calculamos agora o volume que delimitan ambas as superficies no espazo. Paira iso utilizaremos una dobre integral. Paira definir os límites das integrais, representaremos as proxeccións de superficies desde diferentes puntos de vista.

  • Pasos da resolución

Primeiro calcularemos os extremos normais da función paira logo poder comparalos cos extremos condicionados. Calcularemos os extremos condicionados utilizando o método de multiplicadores de Lagrange.

  • Instrucións a utilizar
  1. ParametricPlot3D: realiza un gráfico tridimensional a partir de ecuacións paramétricas. Utilízase paira representar superficies que non poden expresarse como funcións.
  2. ViewPoint: mostra a imaxe tridimensional desde un punto de vista concreto.
  3. DisplayFunction: permite visualizar o gráfico ou mantelo oculto.
  4. Show: mostrará os compoñentes gráficos.
  5. Graphics: converterá o dato que se lle dá nun elemento representable.
  6. Circle: con centro e radio representa a circunferencia.
  7. Disk: con centro e radio representa o círculo.
  8. Rectangle: representa o rectángulo cos vértices inferior esquerdo e superior dereito.
  9. RGBColor: cor da imaxe dun gráfico.
  10. Axes: característica de representar ou non os eixos dos gráficos.
  11. AspecRatio: característica de representar a proporción entre os eixos do gráfico.
  12. ViewPoint: mostra a imaxe tridimensional desde un punto de vista concreto.
  13. Integrate: calcula a integral. Mediante dúas variables, calcula o integral dobre.
  14. Simplify: simplifica una expresión algebraica.
    %, fai referencia ao resultado anterior.
  • Resolución por Mathematica

Ecuacións cartesianas:

esfera x2 + y2 + z2 = Cilindro 4: x2 + y2 - 2e = 0

Ecuacións paramétricas:

esfera:

x = 2cos[t] cos[v],

cilindro:

x = 2sen[t] cos[t],
e = 2sen[t] cos[v], e = 2sen[t]2,
z = 2sen[v], z = z

Imaxe tridimensional:

e = ParametricPlot3D[{2cos[t]cos[v], 2sen[t]cos[v], 2sen[v]}, {t,0,2ler}, {v,-cer/2,ler/2}, View>{3,1,1.5}, DisplayFunction <Identity]

-Graphics3D-

z = ParametricPlot3D[ {2sen[t]cos[t],2sen[t]2,z}, {t,0,2{}, {z,-2,2}, ViewPoint Regra {3,1,1.5}, DisplayFunction> Identity]

-Graphics3D-

Show[e, z, DisplayFunction: $DisplayFunction]

-Graphics3D-

Proxección en planta:

pc=Graphics[{Circle[{0,0},2], {RGBColor[1,0,0], Disk[{1,0},1]}, Axes> True, AspectRatio Automatic]

-Graphics3D-

Show[xliff-newline]

-Graphics3D-

Proxección previa:

Abr=Graphics[{{RGBColor[1,0,0], Rectangle[{0,-2},{2,2}]}, Circle[{0,0},2]}, Axes- True, AspectRatio-Automatic]

-Graphics3D-

Show[abr]

-Graphics3D-

Proxección desde a dereita:

epr=Graphics[{{RGBColor[1,0,0], Rectangle[{-1,-2},{1,2}]}, Circle[{0,0},2]}, Axes> True, AspectRatio Regra Automatic]

-Graphics3D-

Show[epr, Axes> True]

-Graphics3D-

Integral dobre:

Límites de integrais en coordenadas cartesianas:

e Prudencio [0, 2],x Convén [-] (2 e - y2), » (2 e - y2)]integrado: z = » (4 - x2 - y2).

Límites de integrais en coordenadas cilíndricas:

t Prudencio [0,_],r Espazo[0, 2sen[t],

integrando

z = r * (4 - r2)

Nota: con estes límites só calcularemos a metade superior do volume.

Integrate[r*Sqrt[4-r2],{t,0,{},{r,0,2sen[t]}]?8/3
+ 4/9 (-4 + 3ess) - 4/9 (4 + 3?)
Simplify[%]
8/9 (-4 + 3ler)

Isto é a metade superior do volume. Por tanto, o volume total:

2 * 16/9
(-4 + 3ash)

  • Comentarios

Primeiro fixemos una imaxe tridimensional paira captar a idea de volume. Paira iso utilizamos as tradicionais ordes ParametricPlot3D e Show e eliximos o enfoque estándar a través da característica ViewPoint. A continuación, representamos as tres proxeccións de volume, a superior, a frontal e a dereita, utilizando as ordes Disk, Rectangle, Circle, Graphics e Show. Nela tamén aproveitamos DisplayFunction, RGBColor, AspectRatio e Axes. Por último, calculamos o integral dobre coa orde Integrate e simplificamos o resultado mediante Simplify. Desta forma conseguimos a metade do volume. O volume total obtense multiplicando o resultado anterior (%) por dous.

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia