Doppelter Integralrechner — Schritt-für-Schritt-Lösungen
Der Doppelte Integralrechner berechnet Integrale von Funktionen mit zwei Variablen über rechteckige Bereiche. Er verwendet verschachtelte numerische Integration für genaue Ergebnisse.
Geben Sie eine Funktion mit zwei Variablen (z.B. x und y) ein, legen Sie die Grenzen für jede Variable fest und der Rechner berechnet das Doppelintegral. Dies ist nützlich für die Berechnung von Volumina, Oberflächeninhalten und anderen mehrdimensionalen Größen.
So verwenden Sie den Doppelten Integralrechner
- Geben Sie eine Funktion mit zwei Variablen ein (z.B. x^2 + y^2).
- Legen Sie die Integrationsgrenzen für die äußere Variable fest (z.B. x von a bis b).
- Legen Sie die Integrationsgrenzen für die innere Variable fest (z.B. y von c bis d).
- Klicken Sie auf "Berechnen", um das Doppelintegral numerisch auszuwerten.
Formel und Theorie
Ein Doppelintegral berechnet das Volumen zwischen dem Graphen einer Funktion f(x, y) und der xy-Ebene über einem bestimmten Bereich. Für rechteckige Bereiche kann es als iteriertes Integral geschrieben werden.
Der Satz von Fubini besagt, dass bei stetigen Funktionen die Reihenfolge der Integration vertauscht werden darf, ohne das Ergebnis zu ändern.
Numerisch wird das Doppelintegral durch verschachtelte Anwendung der Simpsonschen Regel berechnet, wobei zunächst die innere und dann die äußere Integration durchgeführt wird.
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1: Doppelintegral eines Polynoms
Aufgabe: Berechnen Sie das Doppelintegral von x*y über [0,1] x [0,2].
Lösung: Inneres Integral: Integral von 0 bis 2 von x*y dy = x*[y^2/2] von 0 bis 2 = 2x. Äußeres Integral: Integral von 0 bis 1 von 2x dx = [x^2] von 0 bis 1 = 1.
Antwort: 1
Beispiel 2: Volumenberechnung
Aufgabe: Berechnen Sie das Doppelintegral von x^2 + y^2 über [0,1] x [0,1].
Lösung: Integral von 0 bis 1 von Integral von 0 bis 1 von (x^2 + y^2) dy dx = Integral von 0 bis 1 von (x^2 + 1/3) dx = 1/3 + 1/3 = 2/3.
Antwort: 2/3 (ungefähr 0,667)
Beispiel 3: Doppelintegral mit Konstante
Aufgabe: Berechnen Sie das Doppelintegral von 5 über [0,3] x [0,4].
Lösung: Das Integral einer Konstante über ein Rechteck ist die Konstante mal die Fläche: 5 * 3 * 4 = 60.
Antwort: 60