Hi Bert,
Ich hätte da eine Idee…
wenn ich dich richtige verstanden habe, dann ist deine Fläche durch eine Quadrat und einen Kreisbogen gegeben, der durch zwei diagonal gegenüberliegende Ecken des Quadrats geht und den gleichen Radius (z.B. r=1) wie die Seitenlänge des Quadrats hat - der Mittelpunkt liegt also auf einer dritten Ecke des Quadrates.
Das Problem läßt sich zunächst schon einmal durch die Betrachtung der Symmetrie vereinfachen. Die Diagonale durch den Mittelpunkt des Kreisbogen und zwei Ecken ist eine Symmetrieachse. Das heißt, der Mittelpunkt muß irgendwo darauf liegen - nur wo?
Die Idee sollte klar werden, wenn du deine Fläche und diese Symmetrieachse zeichnest. Wenn du nun die Achse als eine x-Achse betrachtest und die Ecke, die nicht der Mittelpunkt ist als Ursprung annimmst und dadurch die y-Achse legst, hast du schon mal ein Koordinatensystem.
Wenn nun der Schwerpunkt bei der Koordinate x=a und y=0 (per Definition klar) liegt, dann könnte man die Unbekannte a durch Integration ermitteln. Denn: Das Integral von 0 bis a über die Funktion, die die Rändern deiner Fläche beschreiben muß gleich dem Integral von a bis Sqrt(0.5) (dort liegt eine der Ecke, durch die der Kreis geht - bei x=Sqrt(0.5)=0.707 und y=0.707) sein. Das klingt jetzt recht kompliziert, sollte aber mit einer Zeichnung verständlich sein. Der Trick ist einfach eine Flächenberechnung mit Hilfe eines Integrals. Die Fläche zwischen zwei Funktionen f(x) und g(x) ist gegeben durch Integral( f - g)
Die eine begrenzente Funktion ist die gerade Kante des Quadrats, in unserem Koordinatensystem einfach durch f(x) = x beschrieben. Die andere Funktion ist die Parametrisierung des Kreises, nach x aufgelöst, also g(x) = Sqrt(1 - (x-sqrt(2))^2). Allerdings ist g(x) zwischen x=0 und x=sqrt(2)-1=0.41 nicht definiert.
Wenn du jetzt einfach die Integrale
Int(0 bis a) (x - Sqrt(1 - (x-sqrt(2))^2)) dx (Achtung: Fallunterscheidung zwischen 0 und 0.41, da g(x) dort nicht definiert) und
Int(a bis sqrt(0.5)) (x - Sqrt(1 - (x-sqrt(2))^2))
berechnest, gleichsetzt und nach a auflöst, dann solltest du den Schwerpunkt kennen. Um diese Zeit wollte ich allerdings die Integrale doch nicht mehr lösen…sie sind aber alle geschlossen darstellbar (-> Bronstein).
Auch wenn die Idee in Worten doch viel komplizierter klingt als ich das erwartet habe…ich hoffe, es hilft dir ein bisschen weiter.
Markus