Üçlü İntegral Hesaplayıcı
Üçlü integraller, üç boyutlu bir bölgede dağılmış büyüklükleri ölçer: hacim, yoğunluk fonksiyonundan kütle veya ∭f(x,y,z) dV biçimindeki herhangi bir birikimli değer. Bu hesaplayıcı, x, y ve z için dikdörtgensel sayısal sınırlar üzerinde tarayıcıda orta nokta kuralı yaklaşımı verir; hızlı kontroller, ders örnekleri ve kutu biçimli bölgeler için uygundur.
Üçlü integral nasıl yaklaşık hesaplanır
-
1
f(x,y,z) girin
x*y*z, x^2+y^2+z^2 veya sin(x)*cos(y) gibi hesap makinesi sözdizimi kullanın.
-
2
Sayısal sınırları belirleyin
x, y ve z için minimum ve maksimum değerleri doldurun. Araç xyz-uzayında dikdörtgensel bir kutuyu değerlendirir.
-
3
Eksen başına adım seçin
Kaydırıcı her eksen için n alt bölüm belirler; tahmin n³ orta nokta örneği kullanır.
-
4
Orta nokta tahminini hesaplayın
Her küçük kutu merkezinden örneklenir ve ΔxΔyΔz hacim elemanıyla çarpılır.
-
5
İnce ayar yapıp kontrol edin
Adım sayısını artırın ve basit durumlarla ya da varsa sembolik sonuçla karşılaştırın.
Hesaplayıcının gerçekten değerlendirdiği şey
| Girdi | Nasıl kullanılır | Pratik not |
|---|---|---|
f(x,y,z) |
Her orta noktada örneklenen değer | Düzgün fonksiyonlar, keskin tepelere veya süreksizliklere göre daha öngörülebilir yakınsar |
x min/max, y min/max, z min/max |
Sayısal dikdörtgensel sınırlar | Sınırlar negatif olabilir; minimum ve maksimumu ters çevirmek o eksenin işaretini değiştirir |
| Eksen başına adım | Her boyuttaki dilim sayısı | İş yükü n³ olarak büyür; 60 adım 216.000 fonksiyon değerlendirmesi demektir |
Bu bir sayısal hesaplayıcıdır, sembolik integral çözücü değildir. Ters türev bulmaz ve küresel ya da silindirik koordinatlar için yeni sınırlar türetmez. Bölgeniz küre, koni veya başka bir eğrisel katıysa, önce problemi bu dikdörtgensel orta nokta yönteminin örnekleyebileceği sınırlar ve integrand biçimine dönüştürün ya da üçlü integraller için sembolik bir yöntem kullanın.
Yaygın kullanım alanları
- Hacim kontrolü: bir kutu üzerinde
f(x,y,z) = 1kullanarak hacmi doğrulayın. - Kütle tahmini: ρ(x,y,z) yoğunluk fonksiyonunu girin ve sayısal sınırlar üzerinde integralini alın.
- Ortalama değer: integral tahminini kutunun hacmine bölün.
- Sayısal doğrulama: elle türetilmiş veya kitaptaki bir cevabı hızlı bir hesaplama tahminiyle karşılaştırın.
Koordinat sistemleri ve hacim elemanları
| Koordinat sistemi | Tipik hacim elemanı | Burada hatırlanacak nokta |
|---|---|---|
| Kartezyen | dx dy dz | Bu hesaplayıcının x/y/z sınırlarıyla doğrudan eşleşir |
| Silindirik | r dr dθ dz | Eksenel simetrili bölgelerde kullanışlıdır, ancak r çarpanı dönüştürülmüş integranda dahil edilmelidir |
| Küresel | ρ² sin(φ) dρ dφ dθ | Küreler ve kabuklar için kullanışlıdır, ancak dönüştürülmüş sınırlar ve Jacobian çarpanı gerekir |
Arayüz yalnızca x, y ve z için sayısal aralıklar kabul eder. Koordinat sistemi fikirleri matematiği kurarken hâlâ yararlıdır, fakat girdiğiniz son ifade hesaplayıcının örneklediği değişkenler ve sınırlarla uyumlu olmalıdır.
Kontrol örneği: birim küp
Birim küp ve f(x,y,z) = x*y*z için:
∭_{0≤x,y,z≤1} x*y*z dV
= (∫₀¹ x dx)(∫₀¹ y dy)(∫₀¹ z dz)
= (1/2)(1/2)(1/2)
= 1/8 = 0,125
Sınırlar dikdörtgensel ve beklenen cevap basit olduğu için bu iyi bir test girdisidir. Sayısal sonucunuz 0,125 değerinden uzaksa adım sayısını artırın veya ifade sözdizimini kontrol edin.
Doğruluk ipuçları
Orta nokta kuralı genellikle adım sayısı artırıldıkça iyileşir, ancak yine de bir yaklaşımdır. Dikdörtgensel bir kutu üzerindeki düzgün fonksiyonlar en iyi sonucu verir. Süreksiz fonksiyonlar, tekillikler, çok dar tepeler veya aslında kutu biçimli olmayan bölgeler, problem dikkatle yeniden formüle edilmezse yanıltıcı değerler üretebilir.
Sık Sorulan Sorular
Hesaplayıcı sayısal orta nokta kuralını kullanır. Daha fazla adım daha fazla örnek noktası demektir; düzgün integrandlarda tahmin genellikle kararlı bir değere yaklaşmalıdır.
Hayır. Bu sayfa sayısal sınırlar üzerindeki belirli integralleri yaklaşık hesaplar. Ters türevler veya cebirsel adımlar gerektiğinde sembolik integral hesaplayıcı kullanın.
Doğrudan değil. Girdiler x, y ve z için dikdörtgensel aralıklardır. Silindirik veya küresel kurulumlarda doğru Jacobian çarpanını ve dönüştürülmüş sınırları, bu değişkenleri destekleyen bir yöntemde kullanın.
Hayır. Tüm hesaplama tarayıcınızda çalışır.
İlgili Araçlar
CPU ve GPU Darboğaz Hesaplayıcı
Aynı oyun sahnesinde ölçülen CPU ve GPU kare sürelerini karşılaştırın, FPS tavanını tahmin edin, tolerans uygulayın ve sonucun neyi kanıtlayıp kanıtlayamayacağını anlayın.
eGFR Hesaplayıcısı
Irk terimi içermeyen 2021 CKD-EPI kreatinin denklemiyle serum kreatinin, yaş ve cinsiyetten eGFR tahmin edin. Sonuç mL/min/1,73 m² birimindedir.
10K Tempo Hesaplayıcı
10K hedefiniz için kilometre ve mil başına gereken tempoyu, 5K ara geçişini ve koşu bandı için km/h ile mph hız karşılıklarını hesaplayın.
Pil Ömrü Hesaplayıcı
Bir pilin kapasitesine (mAh), çektiği akıma (mA) ve bir deşarj verimliliği faktörüne göre ne kadar dayanacağını hesaplayın. Çalışma süresini saat, gün ve dakika olarak öğrenin.
Vücut Yağ Yüzdesi Hesaplayıcı
Boyun, bel, kalça ve boy ölçülerinden vücut yağ yüzdesini tahmin edin. Klasik US Navy mezura formülü trend takibi içindir, tanı amaçlı değildir.
5K tempo hesaplayıcı
Bir 5K koşusunu istediğiniz sürede bitirmek için gereken km ve mil temposunu, ayrıca saate girebileceğiniz 1K ara sürelerini hesaplayın.