0

Die Frage ist durchaus so allgemein gemeint wie sie sich anhört.

Sagen wir es ist bspw. ein Zylinder gegeben durch irgendwelche Formeln, die die "Aussenhülle" des Zylinders beschreiben.

Sowie eine Ebene im Raum.

Beides kann beliebig im Raum liegen, wie genau ist durch die erwähnten Formeln gegeben.

Sagen wir, die Ebene liegt irgenwie im Raum und der Zylinder ebenso (es gibt keine Parallelität zu irgendwelchen x1 x Ebenenen oder sowas)

nun soll die Ebene den Zylinder shcneiden., Hierzu ist die Ebene sowie der zylinder mit entsprechenden Formeln oder Gleichungen bekannt.

Wie würde man hier ganz allgemein die Schnittfläche berechnen, also deren "Umrandung" in Formeln ausdrücken sowie eben auch die Größed der Fläche bestimmen?

Macht man das dann über irgendwelche seltsamen Integrale oder ghet das so allgemein nicht?

Oder noch extremerer Fall:

Ein regelmäßiges Polygon (bspw. gegeben durch die Koordinaten aller Eckpunkte) und ein Zylinder  durchstoßen einander (sprich es gibt ein Volumen das gleichzeitig zu beiden Körpern gehört)

Wie würde man hier die Umrandungsflächen dieses "Schnittvolumens" finden sowie eben die Größe des Volumens bestimmen?

Ich habe keine Ahnung ob das Allgemein so einfahc geht.

Aber die Logik würde diktieren dass wenn ich 2 Objekte eindeutig identifizieren aknn über deren mantelflächen (und dadurhc auch alle Punkte innerhalb jedes der Objekte kenne) dann müsste man eigentlich auch Schnittflächen oder gar gemeinsame Volumina irgnedwie herausrechnen können.
Nur wie?

 

Kann sein dass diese Frage viel zu fortgeschritten ist für dieses Forum aber ich kenne keine anderen ort oder Forum wo noch "höhere Mathematik" (Also Universität und darüber hinaus) besprochen und diskutiert wird :-/

gefragt

Student, Punkte: 304

 
Kommentar schreiben
1 Antwort
0

Hallo,

wenn deine geometrischen Gebilde durch Gleichungen gegeben sind sollte man durch aufstellen eines Gleichungssystem alle Werte finden können die in beiden Gebilden liegen. Ähnlich wie man es aus dem Abitur bezogen auf eine Gerade und eine Ebene kennt. 

Die Dimension spielt dabei eigentlich keine große Rolle. Je nachdem wie das Schnittgebilde aussieht hat man eine bestimmte Anzahl an Freiheitsgraden und somit freiwählbare Koordinaten (ähnlich wie bei der Schnittgeraden zweier Ebenen). Dadurch lassen sich die Gleichungssysteme dann lösen. 

Solange man also eine analytische Form, also Gleichungen, aufstellen kann um die Gebilde zu beschreiben, kann man auch das Schnittgebilde berechnen. 

Das berechnen eines Volumens für beliebige Gebilde ist eine "Aufgabe" der geometrischen Maßtheorie. Wenn dich das interessiert solltest du dich eventuell etwas mehr damit beschäftigen. Beispielsweise mit dem Prinzip von Cavalieri.

Ich hoffe das beantwortet deine Frage. Wenn ich etwas ausgelassen habe oder einen Punkt nicht treffend beantwortet habe melde dich gerne nochmal. Zusammen können wir dem vielleicht auf den Grund gehen :)

Grüße Christian

Diese Antwort melden
geantwortet

Sonstiger Berufsstatus, Punkte: 29.81K

 

Das ist halt die Sache, wie rechnet man sowas?

Selbst mal ein relativ banales beispiel:

Ein quadrat hat die Punkte (0,0,0)(0,0,4)(0,4,0)(0,4,4)(4,0,0)(4,0,4)(4,4,0)(4,4,4)

Ein anderes Quadrat hat die Punkte (-2,1,0)(-2,1,4)(-2,5,0)(-2,5,4)(2,1,0)(2,1,4)(2,5,0)(2,5,4)

offensichtlich haben beide seitenlänge 4, das 2. quadrat ist nur um -2 in x richtung und +1 in y richtung verschoben gegen das Erste.

Klar könnte man hier direkt das Volumen und die Oberfläche des Schnitt-Quaders angeben.

Aber wsagen wir mal, ich wüsste nicht wie.

Wie würde ich hier bspw. das Volumen und die Oberfläche bestimmen?

Ich wüsste ja nicht mal wie ich die (endlichen) Einzelflächen des Rechtecks beschreiben sollte (Ebenen tuns ja nicht da die endlos lang und breit sind, was die Flächen ja nicht sind)
  ─   densch 19.06.2020 um 14:01

Naja den erste Würfel kann man analytisch als
$$ Q_1 = \left\{ \begin{matrix} 0 \leq x \leq 4 \\ 0 \leq y \leq 4 \\ 0 \leq z \leq 4 \end{matrix} \right. $$
darstellen. Den zweiten Würfel als
$$ Q_2 = \left\{ \begin{matrix} -2 \leq x \leq 2 \\ 1 \leq y \leq 5 \\ 0 \leq z \leq 4 \end{matrix} \right. $$
Als Schnittgebilde ergibt sich dann
$$ Q_1 \cap Q_2 = \left\{ \begin{matrix} 0 \leq x \leq 2 \\ 1 \leq y \leq 4 \\ 0 \leq z \leq 4 \end{matrix} \right. $$
Das ganze ist ein Quader mit dem Volumen
$$ V = 2 \cdot 3 \cdot 4 = 24 \mathrm{VE} $$
Bei Gebilden wie Quadern, Kugeln, Pyramiden usw ist die analytische Darstellung relativ einfach. Schwierig wird die Berechnung bei krumen Gebilden. Da kann man dann gegebenenfalls mit anderen Koordinatensystem arbeiten.
Solche Aufgaben werden wie gesagt in der geometrischen Maßtheorie (allgemeiner Integrationstheorie) oder mit Mannigfaltigkeiten in der Topologie analysiert.

Wie weit die Theorie da genau geht kann ich dir leider nicht zu 100% sagen.
  ─   christian_strack 19.06.2020 um 15:03

Kommentar schreiben