Nahcfolgend erst wie man die Volumenformel herleitet, musst du nicht zwingend verstehen können.
Und am Ende, unterm Trennstrich, die Formel und die Anwendung auf deine Aufgabe.
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Herleitung der Volumenformel:
Wir integrieren über den Querschnittsflächeninhalt in verschiedenen Höhen.
In der Höhe h=0 ist er 12*16=192.
in der Höhe h0=hmax ist er 0.
Wie es zwischendrin aussieht , müssen wir untersuchen.
Die Breite müsste in gewissem Maße proportional zur Höhe sein:
b=bmax*(1-h/hmax)
bei h=0 ist b maximal, bei h=hmax ist es 0. und dazwischen halt skaliert.
analog die länge l:
l=lmax*(1-h/hmax)
wegen Flächeninhalt=breite mal länge folgt dann:
F(h)=bmax*lmax*(1-h/hmax)^2
(1-1/hmax*h)^2
=1-2/hmax*h+(1/hmax)^2*h^2
daher
F(h)=bmax*lmax*1 - bmax*lmax*2/hmax * h + bmax*lmax*(1/hmax)^2 * h^2
Alles bis auf h sind hier kosntanten, daher ist das schlicht eine Parabel oder ein polynom zweiten grades.
Nun weiter:
Wie erwähnt, wollen wir das Volumen durch integration über alle Flächeninhale finden.
Also
V=Integral von h=0 bis h=hmax von (F(h))
dcazu brauchen wir die Stammfunktion von F(h).
Weils anders nervig wird und unschön, führen wir ein paar Abkürzungen ein:
c:=bmax*lmax*1, b:=- bmax*lmax*2/hmax, a:=bmax*lmax*(1/hmax)^2
(a,b,c sind hier einfahc kosntanten, b hat hier nichts mit der Breite von eignangs zu tun!)
damit also F(h)=ah^2+bh+c
die Stammfunktion hiervon ist bekanntlich:
StammF(h)= a/3*h^3+b/2*h^2+ch
Damit folgt dann fürs Integral:
V=Integral h=0 bis h=hmax von (F(h))
= StammF(hmax)-StammF(0)
=a/3*hmax^3+b/2*hmax^2+c*hmax=hmax*(a/3*hmax^2+b/2*hmax+c)
Nun einfach noch a,b,c durch die ursprünglichen Asudrücke ersetzen, etwas verkürzen , ausklammern und so damits schöner aussieht:
hmax*(a/3*hmax^2+b/2*hmax+c)
=hmax*(
(bmax*lmax*(1/hmax)^2)/3*hmax^2
+(- bmax*lmax*2/hmax)/2*hmax
+bmax*lmax
)
=hmax*(
(bmax*lmax/3
- bmax*lmax
+bmax*lmax
)
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Fazit:
Daher also
V=hmax*bmax*lmax/3
Langer Rede, kurzer Sinn:
Das Volumen ist 1/3 des Volumens eines Quaders (aka "3d Rechteck") mit den Seitenlängen lmax,bmax,hmax :-)
Die Formel und Lösung lautet also in deinem Beispiel:
460,8=V(h)=(12*16*h)/3=64*h
daher ist nach umstellen dann
h=460,8/64= 7,2 :-)