MathProf - Imaginär - Real - Komplex - Rotation - X-Achse - Rechner
Fachthema: Rotation von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen um die X-Achse (3D)
MathProf - Komplexe Zahlen - Rotationskörper - Ein Programm für höhere Mathematik und Ingenieurmathematik zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels Simulationen, 2D- und 3D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren.
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für das Modul zum Berechnen und zur 3D-Visualisierung von Rotationskörpern, welche durch Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen beschrieben werden und um die x-Achse rotieren.
Es wird die Möglichkeit geboten, sich Körper darstellen zu lassen, welche durch eine oder durch zwei Funktionen dieser Art beschrieben werden.
Ein frei bewegbares und drehbares 3D-Koordinatensystem erlaubt die Praktizierung interaktiver Analysen bzgl. Sachverhalten und relevanter Zusammenhänge zu diesem Fachthema.
Es besteht die Möglichkeit, die Ausführung von 3D-Simulationen mit mathematischen Gebilden dieser Art zu veranlassen und zu untersuchen.
Beispiele, welche Aufschluss über die Verwendbarkeit und Funktionalität
dieses Programmmoduls geben und dazu dienlich sind, Aufgaben zu diesem Themengebiet zu lösen, sind eingebunden.
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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Komplex - Realteil - Imaginärteil - Real - Imaginär - X-Achse - Rotation - Rotationskörper - R3 - 3D - Simulation - Animation - Integralrechnung - Statisches Moment - Rotationsvolumen - Mantelfläche - Mantel - Zylinder - Plotten - Graph - Grafisch - Zeichnen - Bilder - Plot - Darstellung - Berechnen - Beispiele - Formel - Volumen - Parameter - Schwerpunkt - Körper - Oberfläche - Rechner |
Rotation von Kurven der Real-und Imaginärteile komplexer Funktionen um die X-Achse (3D)
Modul Rotation von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen um die X-Achse
Das Unterprogramm [Komplex] - [Rotation von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen] - Rotation von Kurven der Re- und Im.-Teile kompl. Fkt. um die X-Achse ermöglicht die Darstellung und Untersuchung von Rotationskörpern, welche durch Rotation von Kurven der Real- oder Imaginärteile komplexer Funktionen (in kartesischer Form) um die X-Achse entstehen.
Rotationskörper entstehen durch die Drehung einer ebenen Kurve um eine in der Kurvenebene liegende Achse.
In diesem Modul wird die Möglichkeit geboten, Zusammenhänge dieser Art grafisch, sowohl ohne, wie auch unter dem Einfluss von reellwertigen Funktionsparametern zu untersuchen. Es ermöglicht die Darstellung von Körpern, die durch die Rotation einer Kurve um die X-Achse entstehen und definiert werden durch den
- Realteil einer komplexen Funktion, beschrieben durch einen Term der Form Y = Re f(x,p)
- Imaginärteil einer komplexen Funktion, beschrieben durch einen Term der Form Y = Im f(x,p)
Es besteht die Möglichkeit, sich einen oder zwei Rotationskörper darstellen zu lassen.
Screenshots zu diesem Programmmodul
Grafische Darstellung - Beispiel 1
Grafische Darstellung - Beispiel 2
Grafische Darstellung - Beispiel 3
Grafische Darstellung - Beispiel 4
Grafische Darstellung - Beispiel 5
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.
Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema der Mathematik. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Des Weiteren eignet es sich beim Üben dazu, um das Erlernte hinsichtlich praktizierter Übungen bzw. bearbeiteter Übungsaufgaben zu überprüfen und hierzu erworbenes Wissen festigen zu können.
Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens sowie als Unterstützung bei der Bearbeitung von Anwendungsaufgaben genutzt werden.
Mittels der anschaulichen Gestaltung und einfachen Bedienbarbarkeit einzelner Module dieser Software können Fragen zum entsprechenden Themengebiet, die mit den Worten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? beginnen beantwortet werden.
Bei Fragen deren Wörter Welche?, Welcher?, Welches?, Wodurch? bzw. Wie rechnet man? oder Wie berechnet man? sind, können zugrunde liegende Sachverhalte oftmals einfach erklärt und nachvollzogen werden. Auch liefert diese Applikation zu vielen fachthemenbezogenen Problemen eine Antwort und stellt eine diesbezüglich verständliche Beschreibung bzw. Erklärung bereit.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
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Mathematische Funktionen I - Mathematische Funktionen II - Funktionen in Parameterform - Funktionen in Polarform - Kurvenscharen - Funktionsparameter - Kubische Funktionen - Zahlenfolgen - Interaktiv - Rekursive Zahlenfolgen - Interaktiv - Quadratische Funktionen - Interaktiv - Parabel und Gerade - Interaktiv - Ganzrationale Funktionen - Interaktiv - Gebrochenrationale Funktionen - Interaktiv - Kurvendiskussion - Interaktiv - Ober- und Untersummen - Interaktiv - Integralrechnung - Interaktiv - Hypozykoide - Sinusfunktion und Cosinusfunktion - Fourier-Reihen - Implizite Funktionen - Zweipunkteform einer Gerade - Kreis und Punkt - Interaktiv - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Interaktiv - Rechtwinkliges Dreieck - Interaktiv - Allgemeines Dreieck - Interaktiv - Höhensatz - Eulersche Gerade - Richtungsfelder von Differentialgleichungen - Addition und Subtraktion komplexer Zahlen - Binomialverteilung - Interaktiv - Galton-Brett - Satz des Pythagoras - Bewegungen in der Ebene - Dreieck im Raum - Würfel im Raum - Torus im Raum - Schiefer Kegel - Pyramide - Pyramidenstumpf - Doppelpyramide - Hexaeder - Dodekaeder - Ikosaeder - Abgestumpftes Tetraeder - Abgestumpftes Ikosidodekaeder - Johnson Polyeder - Punkte im Raum - Strecken im Raum - Rotationskörper - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die Y-Achse - Flächen im Raum I - Flächen im Raum II - Analyse impliziter Funktionen im Raum - Flächen in Parameterform I - Flächen in Parameterform II - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten I - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten II - Flächen mit Funktionen in Zylinderkoordinaten - Raumkurven I - Raumkurven II - Raumkurven III - Quadriken - Ellipsoid - Geraden im Raum I - Geraden im Raum II - Ebene durch 3 Punkte - Ebenen im Raum - Kugel und Gerade - Kugel - Ebene - Punkt - Raumgittermodelle
Darstellung
Um sich entsprechende Rotationskörper darstellen zu lassen, sollten Sie Folgendes ausführen:
- Öffnen Sie das Registerblatt Darstellung.
- Aktivieren Sie den Menüpunkt Grafische Analyse / Vorgabeeinstellung (voreingestellt).
- Wählen Sie durch eine Selektion des Eintrags Realteil bzw. Imaginärteil aus der Auswahlbox, in welcher Form die entsprechenden Kurven zu definieren sind.
- Definieren Sie eine Funktion im Eingabefeld mit der Bezeichnung y1 = Re f(x,p) =, bzw. y1 = Im f(x,p) = und aktivieren Sie das zugehörige Kontrollkästchen.
Soll die gemeinsame Darstellung zweier Rotationskörper erfolgen, so ist eine weitere Funktion im darunter angeordneten Eingabefeld mit der Bezeichnung y2 = Re f(x,p) = bzw. y2 = Im f(x,p) = festzulegen und das zugehörige Kontrollkästchen zu aktivieren.
Beachten Sie hierbei die geltenden Syntaxregeln für komplexe Zahlen.
- Wählen Sie durch die Aktivierung des Kontrollschalters Ohne Schnitt bzw. Mit Schnitt, ob der Rotationskörper bei Ausgabe der Darstellung beschnitten werden soll.
- Legen Sie durch die Eingabe entsprechender Zahlenwerte im Formularbereich Voreinstellung für Integrationsbereich den Bereich fest, über den die Integration durchgeführt werden soll (Integration von x1= und bis x2 =). Diese Voreinstellung kann bei Ausgabe der grafischen Darstellung geändert werden.
- Bestimmen Sie den zu verwendenden Darstellungsbereich durch die Eingabe eines entsprechenden Zahlenwerts in das Feld Abs. Bereich. Auch diese Einstellung kann nach Aufruf der grafischen Darstellung angepasst werden.
- Enthält einer der definierten Funktionsterme das Einzelzeichen P, so führen Sie Folgendes durch:
Definieren Sie durch die Eingabe von Zahlenwerten in die Felder Parameter p von ... und bis ... den Startwert, sowie den Endwert des vom reellwertigen Funktionsparameter P zu durchlaufenden Wertebereichs und legen Sie durch die Eingabe eines entsprechenden Werts in das Feld Schrittweite die Schrittweite für Funktionsparameter P fest. Voreingestellt sind der Startwert -5, der Endwert 5, sowie eine Schrittweite von 0,1.
Wählen Sie durch die Aktivierung des Kontrollschalters Automatisch bei Simulation oder Manuell, ob Sie die Parameterwertsimulation manuell durchführen möchten, oder ob das Programm diese automatisch ausführen soll.
- Bedienen Sie hierauf die Schaltfläche Darstellen.
Hinweise:
Werden Untersuchungen mit Funktionstermen durchgeführt, von welchen keiner das Einzelzeichen P enthält (parameterfreie Funktionen), so ist die Schaltfläche Sim. Start stets deaktiviert. Wurde hingegen wenigstens ein Funktionsterm definiert, welcher dieses Zeichen enthält, und wurde die Durchführung einer manuellen Simulation gewählt, so steht auf dem Bedienformular ein Schieberegler P zur Verfügung, mit welchem Sie den zu verwendenden Wert für den reellwertigen Parameter P einstellen können. Wurde eine automatische Simulation gewählt, so können Sie diese starten, indem Sie die Schaltfläche Start Sim. bedienen. Sie trägt hierauf die Bezeichnung Stop Sim. Beendet werden kann die Simulation wieder, indem Sie diese Schaltfläche nochmals bedienen. Es wird stets der Parameterwertebereich durchlaufen, welcher auf dem Hauptformular des Unterprogramms festgelegt wurde.
Bei gemeinsamer Darstellung zweier Rotationskörper kann durch die Aktivierung der Kontrollkästchen f1 bzw. f2 auf dem Bedienformular gewählt werden, welcher dieser eingeblendet wird.
Bei Durchführung einer Integrationsbereichsanalyse erfolgt die Darstellung des Rotationskörpers, beginnend beim Abszissen-Koordinatenwert der im Eingabefeld Integration von x1 = auf dem Hauptformular des Unterprogramms festgelegt wurde, bis zum Abszissenwert der durch die Position des Rollbalkens X unter Integrationsbereich auf dem Bedienformular eingestellt ist. Der wählbare Bereich entspricht dem unter Voreinstellung für Integrationsbereich auf dem Hauptformulars des Unterprogramms eingestellten Wertebereich.
Möchten Sie diesen, oder die Dimensionierung des räumlichen Darstellungsbereichs verändern, so bedienen Sie die Schaltfläche Bereich und legen den Darstellungsbereich (Integrationsbereich) des Rotationskörpers durch die Eingabe entsprechender Zahlenwerte in die Felder Von x1 = und bis x2 = fest. Durch die Festlegung eines Werts im Feld Abs. Darstellungsbereich definieren Sie die Abmaße des räumlichen Darstellungsbereichs. Bedienen Sie hierauf die Schaltfläche Ok.
Um eine Integrationsbereichsanalyse durchzuführen, aktivieren Sie vor Aufruf der Darstellung den Menüeintrag Grafische Analyse / Integrationsbereichsanalyse. Um diesen Modus wieder auszuschalten, wählen Sie den Menüeintrag Grafische Analyse / Vorgabeeinstellung.
Hinweis:
Die Durchführbarkeit einer Integrationsbereichsanalyse besteht sowohl bei der Darstellung von Funktionen die keinen reellwertigen Parameter P verwenden, als auch bei parameterhaltigen Funktionen.
Das Programm erlaubt die Abtastung der Manteloberfläche eines Rotationskörpers und somit die Analyse von Koordinatenwerten auf dieser. Hierfür stehen die Rollbalken mit den Bezeichnungen X und a im Formularbereich Abszissenposition - Peripheriewinkelposition zur Verfügung, mit welchen Sie die Abtastposition auf der Peripherie des Körpers entlang der Abszisse steuern können. Die Peripherie einzelner Kreise des Körpers wird innerhalb eines Wertebereichs von -180° bis 180° mit einer Schrittweite von 1° durchlaufen. Hierbei werden die Koordinatenwerte von Ortspunkten, sowie der Radius r des Rotationskörpers, den dieser bzgl. der gewählten Rotationsachse besitzt, an der entsprechenden Abszissenposition ausgegeben.
Um eine Koordinatenwertanalyse durchzuführen, aktivieren Sie vor Aufruf der Darstellung den Menüeintrag Grafische Analyse / Koordinatenwertanalyse. Um diesen Modus wieder auszuschalten, wählen Sie den Menüeintrag Grafische Analyse / Vorgabeeinstellung.
Zudem wird die Durchführung numerischer Analysen von Ortskoordinaten auf der Mantelfläche des Rotationskörpers, sowie die numerische Ermittlung der Radien des Rotationskörpers an bestimmten Abszissenpositionen ermöglicht.
Wird der Menüpunkt Werte - Ortskoordinaten gewählt, so ermittelt das Programm die räumlichen Koordinatenwerte der Punkte, die auf der Peripherie des Kreises an der gewählten Abszissenposition liegen. Die Peripherie des Kreises wird hierbei mit einer Schrittweite von 1° durchlaufen.
Um sich die entsprechenden Koordinatenwerte von Ortspunkten bei einem bestimmten Abszissenwert x ausgeben zu lassen, sollten Sie Folgendes ausführen:
- Definieren Sie die Funktion im Eingabefeld mit der Bezeichnung y = Re f(x) = bzw. y = Im f(x) = und beachten Sie hierbei die geltenden Syntaxregeln für komplexe Zahlen.
- Legen Sie durch die Eingabe des entsprechenden Werts die x-Koordinate fest, bei welcher die Untersuchung durchgeführt werden soll.
- Bedienen Sie die Schaltfläche Berechnen, so ermittelt das Programm die Ergebnisse und gibt diese in der Tabelle aus.
Es ist darauf zu achten, dass deklarierte Funktionsterme nicht das Einzelzeichen P enthalten, welches ausschließlich bei der Definition einer Funktion zur grafischen Darstellung Verwendung findet.
Hinweis:
Befindet sich im oberen Eingabefeld des Hauptformulars des Unterprogramms bereits eine Funktionsdeklaration, so wird diese bei Aufruf dieses Befehls in das Eingabefeld des erscheinenden Unterformulars übernommen.
Bei einer Wahl des Menüpunkts Werte - Radien ermittelt das Programm den Radius des Rotationskörpers, den dieser bzgl. der gewählten Rotationsachse besitzt, an gewählten Abszissenpositionen.
Um sich die entsprechenden Werte über einen bestimmten Bereich ausgeben zu lassen, müssen Sie folgendermaßen vorgehen:
- Definieren Sie die Funktion im Eingabefeld mit der Bezeichnung y = Re f(x) = bzw. y = Im f(x) = und beachten Sie hierbei die geltenden Syntaxregeln für komplexe Zahlen.
- Legen Sie den Anfangs- und Endwert des Bereichs fest, über welchen die Radien ermittelt werden sollen. Führen Sie dies anhand der Eingabe entsprechender Werte in die Felder im Formularbereich Wertebereich durch (voreingestellt: -3 £ x £ 3).
- Wählen Sie die Schrittweite mit welcher die Berechnungen durchzuführen sind, über die aufklappbare Auswahlbox aus (voreingestellt: 0,1).
- Bedienen Sie die Schaltfläche Berechnen, so ermittelt das Programm die Ergebnisse und gibt diese in der Tabelle aus.
Hinweis:
Befindet sich im oberen Eingabefeld des Hauptformulars dieses Unterprogramms bereits eine Funktionsdeklaration, so wird diese in das Eingabefeld des Unterformulars übernommen.
Bei der Ausführung von Berechnungen werden die Werte folgender Größen innerhalb des festgelegten Abszissenintervallbereichs ermittelt und ausgegeben:
- Volumen (abs.) V(x) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers
- Volumen (abs.) V(y) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse entstehenden Körpers, wenn Fläche unter der Kurve bzgl. der x-Achse verwendet wird
- Volumen (abs.) V(y) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse des entstehenden Körpers, wenn Fläche unter der Kurve bzgl. der y-Achse verwendet wird
- Mantelfläche (abs.) A(x) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers
- Mantelfläche (abs.) A(y) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse entstehenden Körpers
- Statisches Moment Mx des Kurvenstücks
- Statisches Moment My des Kurvenstücks
- Statisches Moment Mx des Flächenstücks
- Statisches Moment My des Flächenstücks
- Statisches Moment Myz des Drehkörpers
- Schwerpunktkoordinaten des Körpers
- Bogenlänge s der Kurve
Möchten Sie dies veranlassen, so sollten Sie folgendermaßen verfahren:
- Wählen Sie das Registerblatt Berechnung.
- Definieren Sie die Funktion im Eingabefeld mit der Bezeichnung y = Re f(x) = bzw. y = Im f(x) =. Beachten Sie hierbei die geltenden Syntaxregeln für komplexe Zahlen.
- Legen Sie durch die Eingabe entsprechender Zahlenwerte im Formularbereich Einstellungen für numerische Berechnung den Wertebereich fest, über welchen die numerische Integration durchgeführt werden soll (Integration von x1 = und bis x2 =).
- Definieren Sie mittels dem zur Verfügung stehenden Rollbalken Stützstellenanzahl die Anzahl der für die Berechnungen zu verwendenden Stützstellen.
- Nach einer Bedienung der Schaltfläche Berechnen werden die ermittelten Ergebnisse in der Tabelle ausgegeben.
Das Rotationsvolumen, welches eine Funktion bei Rotation um die y-Achse bildet, kann auf zwei verschiedene Weisen errechnet werden. In diesem Unterprogramm wird dieses nicht über die Umkehrfunktion errechnet, sondern über den angegebenen Wertebereich bzgl. der x-Achse (näheres siehe Fachliteratur).
Die numerische Ermittlung dieser Werte wird durch die Anzahl vorgegebener Stützstellen beeinflusst. Je mehr Stützstellen verwendet werden, desto genauer werden die Ergebnisse. Dennoch gilt es zu beachten, dass die Berechnungszeit durch eine Erhöhung der Stützstellenanzahl exponentiell steigt. Den Abbruch der Durchführung von Berechnungen können Sie durch eine Bedienung der Taste ESC veranlassen.
Prinzipiell sollten diese numerischen Integrationsverfahren nur bei stetigen Funktionen verwendet werden, bzw. bei unstetigen Funktionen nur innerhalb derer stetiger Wertebereiche, da es ansonsten zu Verfälschungen der Ergebnisse kommen kann. Die Genauigkeit bei der Errechnung der Bogenlänge, Mantelfläche und stat. Momente hängt von der Differenzierbarkeit der Funktion ab. Somit kann es hierbei zu erheblichen Abweichungen kommen.
Es ist darauf zu achten, dass deklarierte Funktionsterme nicht das Einzelzeichen P enthalten, welches ausschließlich bei der Definition einer Funktion zur grafischen Darstellung Verwendung findet.
In Bezug auf die Wahl des Darstellungsbereichs ermöglicht das Programm die Darstellung von Rotationskörpern auf eine der folgenden Arten und Weisen:
- Ohne Schnitt
- Mit Schnitt
- Ohne Schnitt:
Voreingestellt ist die Darstellung von Rotationskörpern Ohne Schnitt. Den Darstellungsbereich, der zur Ausgabe der grafischen Darstellung verwendet werden soll, legen Sie durch die Eingabe eines entsprechenden Werts in das Feld Abs. Bereich im Formularbereich Voreinstellung - Darstellungsbereich fest.
Das Programm benutzt den Wert Abs. Bereich, um die räumliche Dimensionierung in allen Richtungen gleichermaßen festzulegen. Wird beispielsweise der Wert 4 eingegeben, so wird der räumliche Darstellungsbereich bemessen mit: -4 £ x £ 4, -4 £ y £ 4, -4 £ z £ 4. Besitzt eine Funktion in diesem Fall über den gewählten Integrationsbereich hinweg stetig Ordinatenwerte, deren Absolutbeträge größer sind als der Wert welcher für den Darstellungsbereich festgelegt wurde, so liegt die gesamte Kontur des Rotationskörpers außerhalb dieses Darstellungsbereichs und ist somit nicht sichtbar. Liegt nur ein Teil der Funktionswerte außerhalb des eingestellten Darstellungsbereichs, so stellt das Programm die Segmente des Rotationskörpers lediglich an Stellen dar bei welchen die Absolutbeträge der Funktionswerte kleiner sind als der eingestellte Darstellungsbereich.
Um dies ggf. zu beheben, bzw. um Änderungen dieser Einstellungen bei Ausgabe der grafischen Darstellung vorzunehmen, steht auf dem Bedienformular der Schalter Bereich zur Verfügung. Nach dessen Bedienung legen Sie im hierauf erscheinenden Eingabeformular die Abmaße des gewünschten räumlichen Darstellungsbereichs durch die Eingabe des entsprechenden Werts in das Feld mit der Bezeichnung Abs. Darstellungsbereich fest. Führen Sie hierauf einen Klick auf die Schaltfläche Ok aus.
Den Bereich über welchen die Darstellung eines Rotationskörpers erfolgen soll, definieren Sie durch die Eingabe entsprechender Werte in die Felder Darstellung - Integration von x1 = und bis x2 = im Formularbereich Darstellung - Voreinstellung für Integrationsbereich. Achten Sie hierbei darauf, dass der gewählte Darstellungsbereich innerhalb des eingestellten Werts für den absoluten Darstellungsbereich Abs. Bereich liegt, da ansonsten keine Darstellung eines Rotationskörpers möglich ist. Eine Änderung dieser Einstellungen ist bei Ausgabe der grafischen Darstellung ebenfalls möglich. Bedienen Sie auch hierzu die Schaltfläche Bereich und definieren Sie den Darstellungsbereich (Integrationsbereich) des Rotationskörpers durch Eingabe entsprechender Zahlenwerte in die Felder Von x1 = und bis x2 =. Klicken Sie hierauf auf die Schaltfläche Ok.
- Mit Schnitt:
Wird der Kontrollschalter Mit Schnitt aktiviert, so verwendet das Programm bei Aufruf der Darstellung den unter Abs. Bereich voreingestellten Darstellungsbereich und beschneidet den Rotationskörper an Stellen die außerhalb dessen liegen. Diesen Bereich können Sie bei Ausgabe der Darstellung verändern, indem Sie den auf dem Bedienformular zur Verfügung stehenden Rollbalken Koord. positionieren. Der maximal einstellbare Wert entspricht dem Doppelten des unter Abs. Bereich auf dem Hauptformular des Unterprogramms vorgegebenen Werts.
Ist nach Aufruf einer Darstellung kein Rotationskörper zu sehen, so ist ggf. der Darstellungsbereich zu vergrößern.
Da es unter Umständen notwendig sein kann, bei gleichzeitiger Darstellung zweier Rotationskörper verschiedene Integrationsbereiche für diese zu verwenden, steht der Menüpunkt Optionen - Darstellung - Verschiedene Integrationsbereiche für beide Funktionen zur Verfügung. Nach einer Wahl dessen werden zwei weitere Eingabefelder eingeblendet, durch welche es ermöglicht wird, beiden Funktionen verschiedene Integrationsbereiche zuzuweisen.
Um die Anzeige der Funktionsbibliothek ein- bzw. auszublenden steht der Menüpunkt Optionen - Funktionsbibliothek ausblenden bzw. Optionen - Funktionsbibliothek einblenden zur Verfügung.
Beide o.a. Einstellungen werden sitzungsübergreifend gespeichert.
Grundlegendes zum Umgang mit dem Programm bei der Ausgabe dreidimensionaler grafischer Darstellungen erfahren Sie unter Dreidimensionale Grafiken - Handling. Wie Sie das Layout einer 3D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter 3D-Layoutkonfiguration.
Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen
Integrale von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen
Rotation von Kurven der Re- und Im.-Teile kompl. Fkt. um die Y-Achse
Es gilt, Untersuchungen mit dem durch die Funktion y = Im f(x) = e(i·x) beschriebenen Rotationskörper über einen Integrationsbereich von x1 = 0 bis x2 = 3 durchführen zu lassen.
Vorgehensweise und Lösung:
Wählen Sie das Registerblatt Berechnung und selektieren Sie den Eintrag Imaginärteil aus der Auswahlbox. Geben Sie die Zahlenwerte 0 und 3 in die Felder Integration von x1 = und bis x2 = unter Einstellungen für numerische Berechnung ein und legen Sie durch die Positionierung des Rollbalkens eine Stützstellenanzahl von ca. 100000 fest.
Definieren Sie den Funktionsterm E^(I*X) im Eingabefeld y = Im f(x) =.
Nach einer Bedienung der Schaltfläche Berechnen ermittelt das Programm folgende Ergebnisse:
Volumen (abs.) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers: V(x) = 4,932 VE
Volumen (abs.) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse entstehenden Körpers, wenn Fläche unter der Kurve bzgl. der x-Achse verwendet wird: V(y) = 18,493 VE
Volumen (abs.) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse des entstehenden Körpers, wenn Fläche unter der Kurve bzgl. der y-Achse verwendet wird: V(y) = 19,547 VE
Mantelfläche (abs.) des bei Rotation der Kurve um die x-Achse entstehenden Körpers: A(x) = 14,335 FE
Mantelfläche (abs.) des bei Rotation der Kurve um die y-Achse entstehenden Körpers: A(y) = 33,846 FE
Statisches Moment des Kurvenstücks bzgl. x-Achse: Mx = 2,281
Statisches Moment des Kurvenstücks bzgl. y-Achse: My = 5,387
Statisches Moment des Flächenstücks bzgl. x-Achse: Mx = 0,785
Statisches Moment des Flächenstücks bzgl. y-Achse: My = 3,111
Bogenlänge der Kurve s: 3,62 LE
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Screenshots zum Themengebiet Analysis - Screenshots zum Themengebiet Geometrie - Screenshots zum Themengebiet Trigonometrie - Screenshots zum Themengebiet Algebra - Screenshots zum Themengebiet 3D-Mathematik - Screenshots zum Themengebiet Stochastik - Screenshots zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Screenshots zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter folgenden Adressen zu finden:
Wikipedia - Komplexe Zahl
Wikipedia - Imaginäre Zahl
Wikipedia - Komplexwertige Funktion
Wikipedia - Rotationskörper
Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen - Scharen von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen - Untersuchung der Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen - Integrale von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen - Kurvendiskussion mit Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen - Rotation von Kurven der Re- und Im.-Teile kompl. Fkt. um die Y-Achse (3D) - Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen - Scharen von Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen - Funktionsparameteranalyse mit Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen - Kurvendiskussion mit Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen - Integrale von Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen - Rotation von Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen um die Re-Achse (3D) - Rotation von Ortskurven parameterhaltiger komplexer Zahlen um die Im-Achse (3D) - Höhenlinien - Flächenkontur komplexer Funktionen - Variante I - Höhenlinien - Flächenkontur komplexer Funktionen - Variante II - Differenzialgleichungen komplexer Zahlen - Differenzialgleichungen komplexer Zahlen - Interaktiv - Vektorfelder von Funktionen komplexer Zahlen - Konforme Abbildung - Konforme Abbildungen von Ortskurven - Raumkurven komplexer Funktionen (3D) - Komplexe Funktionen (3D) - Einheitskreis komplexer Zahlen - Schreibweisen komplexer Zahlen - Rechnen mit komplexen Zahlen - Addition und Subtraktion komplexer Zahlen - Multiplikation und Division komplexer Zahlen - Taschenrechner für komplexe Zahlen - Funktionen komplexer Zahlen - Komplexes Gleichungssystem
Startfenster des Unterprogramms Rotation von Kurven der Real- und Imaginärteile komplexer Funktionen um die X-Achse
MathProf 5.0 - Startfenster des Unterprogramms Flächen 2. Ordnung
MathProf 5.0 - Grafikfenster des Unterprogramms Kurven von Funktionen in Parameterform
PhysProf 1.1 - Unterprogramm Adiabatische Zustandsänderung
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
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