I ist im Intervall [3; ∞[ streng monoton zunehmend. I ist im Intervall [0; 2] streng monoton fallend. I ist im Intervall [0; 2] nicht negativ. I hat die stärkste Zunahme bei x = 2. I besitzt ein relatives Maximum bei x = 1. Die Fläche A zwischen dem Graphen einer positiven Funktion und der x-Achse in einem Intervall [a;b] kann durch Unter- und Obersumme (U n bzw. O n) abgeschätzt werden ( Streifenmethode). Die Untersumme setzt sich aus n gleichbreiten, auf der x-Achse nebeneinander stehenden Rechtecksflächen (Streifen) zusammen, die möglichst hoch sind, den Graph aber niemals überragen. Die Streifen der Obersumme sind möglichst niedrig, aber nie unterhalb des Graphen. Bestimmen Sie das Integral mithilfe von Dreiecks- und Rechtecksflächen | Mathelounge. Die Breite der Streifen beträgt in beiden Fällen (b − a)/n. Damit lässt sich abschätzen: U n ≤ A ≤ O n Schätze mit Hilfe der Streifenmethode (n=6) ab:
Das Integral stellt einen orientierten Flächeninhalt dar, doch man kann damit auch Flächeninhalte allgemeinerer Flächen, die durch Einschluss verschiedener Funktionsgraphen gegeben sind, berechnen. Integralbestimmung Dreieck | Mathelounge. Integral als Flächenbilanz Das Integral wird dazu verwendet, Flächen zwischen den Koordinatenachsen und einem Graphen oder zwischen zwei verschiedenen Graphen zu berechnen. Das Problem ist, dass der Wert des Integrals nur dann mit der tatsächlichen Fläche übereinstimmt, wenn im gewählten Abschnitt der Graph (welcher im Fall der Fläche innerhalb zweier Graphen der Graph der Differenz der dazugehörigen Funktionen ist) oberhalb der x-Achse liegt. Im Allgemeinen ist das Integral nur die Flächenbilanz, also die Differenz von der Fläche oberhalb der x-Achse und der Fläche unterhalb der x-Achse. Befinden sich in diesem Bereich eine oder mehrere Nullstellen, so muss man die Funktion in jedem Intervall zwischen zwei benachbarten Nullstellen einzeln betrachten, wenn man die tatsächliche eingeschlossene Fläche herausfinden will.
In diesem Kapitel schauen wir uns die Flächenberechnung mit Integralen an. Einordnung Im vorherigen Kapitel haben wir die Formel für die Berechnung bestimmter Integrale kennengelernt… …und uns folgende Beispiele angeschaut: Beispiel 1 $$ \int_{\color{blue}1}^{\color{red}3} \! 2x \, \textrm{d}x = \left[x^2\right]_{\color{blue}1}^{\color{red}3} = {\color{red}3}^2 - {\color{blue}1}^2 = 8 $$ Beispiel 2 $$ \int_{\color{blue}-3}^{\color{red}0} \! x^2 \, \textrm{d}x = \left[\frac{1}{3}x^3\right]_{\color{blue}-3}^{\color{red}0} = \frac{1}{3} \cdot {\color{red}0}^3 - \frac{1}{3}({\color{blue}-3})^3 = 9 $$ Außerdem haben wir erfahren, dass die obigen Ergebnisse eine geometrische Bedeutung haben: Die begrenzenden Parallelen entsprechen den Integrationsgrenzen. An diese Kenntnisse wollen wir jetzt anknüpfen und uns einige Beispiele graphisch anschauen. Beispiele Ohne Vorzeichenwechsel Beispiel 3 $$ \int_1^3 \! 2x \, \textrm{d}x = \left[x^2\right]_1^3 = 3^2 - 1^2 ={\color{red}8} $$ In dem Koordinatensystem ist der Graph der Funktion $f(x) = 2x$ eingezeichnet.
Zum Beispiel hat Ihnen der integrale Test das gerade gesagt divergiert. Jetzt können Sie diese Reihe verwenden, um zu untersuchen mit dem direkten Vergleichstest. Siehst du warum Oder Sie können untersuchen, sagen wir, mit dem Grenzwertvergleichstest. Versuch es. Der integrale Vergleichstest ist recht einfach zu verwenden, fragen Sie sich also, ob Sie den Serienausdruck oder etwas Ähnliches integrieren können. Wenn Sie können, ist es ein Bingo. Hier ist der Hokuspokus für den integralen Vergleichstest. Beachten Sie das Kleingedruckte. Integraler Vergleichstest: Wenn f ( x) positiv, stetig und für alle x ≥ 1 abnehmend ist und wenn entweder laufen beide zusammen oder beide laufen auseinander. Beachten Sie, dass auf diese Weise in der Regel der Integralvergleichstest angegeben wird. Sie können jedoch eine beliebige Zahl für die untere Integrationsgrenze verwenden, wie Sie im obigen Beispiel n = 2 verwendet haben.
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