Das bestimmte Integral
Welches Integral gibt den Inhalt der markierten FlĂ€che unter dem Graphen von f(x) = xÂČ ĂŒber [1 ; 3] an?
ErklĂ€rung: Die untere Grenze 1 steht unten, die obere 3 oben, der Integrand ist f(x) = xÂČ, und dx nennt die Variable x. Bei â«âÂč sind die Grenzen vertauscht (Vorzeichen â), bei â«âÂł x dx wĂ€re der Integrand die falsche Funktion.
Die Integrale â«âÂł xÂČ dx und â«âÂł tÂČ dt haben denselben Wert.
ErklĂ€rung: Richtig. Das dx bzw. dt nennt nur den Namen der Variablen, ĂŒber die integriert wird; er kann beliebig gewĂ€hlt werden. Beide Integrale sind die FlĂ€che unter der Parabel ĂŒber [0 ; 3], nĂ€mlich 9.
Im Integral â«ââ” f(x) dx ist die untere Grenze ___ .
ErklÀrung: Die untere Grenze steht unten am Integralzeichen: 2. Die obere Grenze 5 steht oben.
Wie lang ist das Integrationsintervall des Integrals â«âââ” xÂł dx?
ErklĂ€rung: Die Grenzen sind â1 und 5, die LĂ€nge ist 5 â (â1) = 6.
Wie groĂ ist â«âÂł 2x dx?
ErklÀrung: Das Integral ist der Inhalt des Dreiecks unter der Geraden: Grundseite 3, Höhe f(3) = 6, also 3 · 6 / 2 = 9. Wer die Höhe mal die Grundseite nimmt, erhÀlt 18 (das Rechteck).
Es gilt â«âÂł (x â 3) dx = 4,5.
ErklĂ€rung: Falsch. Der Graph verlĂ€uft ĂŒber [0 ; 3] unterhalb der x-Achse, das Dreieck (3 · 3 / 2 = 4,5 FE) geht negativ ein: â«âÂł (x â 3) dx = â4,5.
Berechne â«ââ” 3 dx.
ErklĂ€rung: Die konstante Funktion f(x) = 3 begrenzt ĂŒber [1 ; 5] ein Rechteck der Breite 4 und der Höhe 3: 4 · 3 = 12.
Berechne â«ââ” (x â 1) dx mithilfe der TrapezflĂ€che.
ErklÀrung: Bei x = 2 ist f = 1, bei x = 5 ist f = 4. Das Trapez hat die parallelen Seiten 1 und 4 und die Breite 3: (1 + 4)/2 · 3 = 7,5.
Die Gerade f(x) = 2x â 4 schneidet die x-Achse bei x = 2. Skizziere den Graphen ĂŒber [0 ; 5], berechne â«ââ” (2x â 4) dx mit DreiecksflĂ€chen und gib â«â
â° (2x â 4) dx an.
Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.
ErklĂ€rung: Bilanz der beiden Dreiecke: 9 â 4 = 5. Vertauscht man die Grenzen, so wechselt das Vorzeichen: â5.
Es gilt â«â⎠f(x) dx = 7. Wie groĂ ist â«ââ° f(x) dx?
ErklĂ€rung: Vertauscht man die Grenzen, so wechselt das Vorzeichen: â«ââ° f = ââ«â⎠f = â7. Der Wert 7 ignoriert die Richtung, 0 gilt nur bei gleichen Grenzen.
Es gilt â«âÂČ f(x) dx = 3 und â«ââ” f(x) dx = 4. Wie groĂ ist â«ââ” f(x) dx?
ErklÀrung: Das Intervall [0 ; 5] besteht aus [0 ; 2] und [2 ; 5]: Die Bilanzen addieren sich, 3 + 4 = 7. Das Produkt 12 oder die Differenz 1 sind keine Bilanz.
Es gilt â«âÂł (xÂČ + 5) dx = 0.
ErklĂ€rung: Richtig. Das Intervall [3 ; 3] hat die LĂ€nge 0, es liegt keine FlĂ€che zwischen den Grenzen â unabhĂ€ngig vom Integranden.
Es gilt â«âÂł f(x) dx = 2,5 und â«ââ¶ f(x) dx = 8. Berechne â«ââ¶ f(x) dx.
ErklĂ€rung: [1 ; 6] besteht aus [1 ; 3] und [3 ; 6]: 8 = 2,5 + â«ââ¶ f. Also â«ââ¶ f = 8 â 2,5 = 5,5.
Es gilt â«âÂł (x â 3) dx = â4,5 und â«ââ” (x â 3) dx = â2,5. Berechne â«â
Âł (x â 3) dx.
ErklĂ€rung: â«ââ” = â«ââ” â â«âÂł = â2,5 â (â4,5) = 2. Bei vertauschten Grenzen (von 5 nach 3) wechselt das Vorzeichen: â«â
Âł = â2.
Es gilt â«âÂČ f(x) dx = 5. Wie groĂ ist â«âÂČ 3·f(x) dx?
ErklÀrung: Ein konstanter Faktor lÀsst sich vor das Integral ziehen: ⫠3f = 3 · ⫠f = 15. Die Summe 8 addiert den Faktor, 5 ignoriert ihn.
FĂŒr f(x) = 1 und g(x) = 1 gilt â«âÂČ f(x)·g(x) dx = â«âÂČ f(x) dx · â«âÂČ g(x) dx.
ErklĂ€rung: Falsch. Links ist â«âÂČ 1 dx = 2, rechts 2 · 2 = 4. Das Integral eines Produkts ist nicht das Produkt der Integrale; nur Faktoren und Summen zerlegen sich.
Es gilt â«ââ· f(x) dx = â1,5. Berechne â«ââ· (â4·f(x)) dx.
ErklĂ€rung: Der Faktor â4 kommt vor das Integral: â4 · (â1,5) = 6.
Es gilt â«ââ” f(x) dx = 9 und â«ââ” g(x) dx = 4. Berechne â«ââ” (2f(x) â g(x)) dx.
ErklĂ€rung: Summe und Faktor einzeln: 2 · 9 â 4 = 14.
FĂŒr f(x) = xÂČ auf [0 ; 2] ist Uâââ = 2,6268 und Oâââ = 2,7068. Welche Zahl ist â«âÂČ xÂČ dx?
ErklĂ€rung: Das Integral ist der gemeinsame Grenzwert der Summen, hier 8/3 â 2,6667. Jede einzelne Summe schlieĂt es nur ein: Der Mittelwert 2,6668 liegt nah dran, ist aber eine NĂ€herung, und die Obersumme ist immer zu groĂ.
Mit genĂŒgend vielen Streifen wird die Untersumme von xÂČ auf [0 ; 2] genau gleich â«âÂČ xÂČ dx.
ErklĂ€rung: Falsch. Jedes Untersummen-Rechteck bleibt unter der Kurve, also ist U_n fĂŒr jedes n kleiner als 8/3 (Uâââ = 2,6268). Erst der Grenzwert fĂŒr n â â ist das Integral.
FĂŒr f(x) = x â 2 auf [0 ; 2] bildet man Unter- und Obersummen mit immer mehr Streifen. Auf welche Zahl laufen beide zu?
ErklĂ€rung: Die Gerade liegt auf [0 ; 2] unter der Achse, das Dreieck hat Grundseite 2 und Höhe 2, also 2 FE. Die Summen zĂ€hlen es negativ: Grenzwert â2 = â«âÂČ (x â 2) dx.
FĂŒr f(x) = 3 â x auf [0 ; 3] gilt Uâ = 4,5 â 4,5/n und Oâ = 4,5 + 4,5/n. Wie groĂ ist â«âÂł (3 â x) dx?
ErklĂ€rung: FĂŒr n â â gehen 4,5/n gegen 0, beide Summen laufen auf 4,5 zu. Probe mit dem Dreieck: Grundseite 3, Höhe 3, also 3 · 3 / 2 = 4,5.