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Los geht's

Fläche unterhalb des Graphen einer Funktion, die positive Werte annimmt

Wenn die Funktion positive Werte auf einem Intervall annimmt, dann liegt der Graph der Funktion über der x-Achse. Der Flächeninhalt der Funktion ist gegeben durch:

Um die Fläche zu bestimmen, gehen wir wie folgt vor:

1 Wir berechnen die Schnittpunkte mit der -Achse, indem wir setzen und die Gleichung lösen.

2 Die Fläche ist gleich dem bestimmten Integral der Funktion. Die Integrationsgrenzen sind die Schnittpunkte.

Beispiele für Flächen, die durch positive Funktionen begrenzt sind

1

Berechne die Fläche, die durch den Graphen und die -Achse beschränkt ist

Lösung

Zunächst berechnen wir die Schnittpunkte mit der x-Achse, um den Graphen darzustellen und die Integrationsgrenzen zu ermitteln. Das heißt, wir setzen die Funktion gleich 0 und lösen. y

Fläche unterhalb des Graphen einer nach unten geöffneten Parabel

Wir berechnen das Integral:

2

Ermittle den Flächeninhalt des Bereichs der Ebene, der von dem Graphen zwischen dem Schnittpunkt mit der -Achse und dem Punkt auf der x-Achse eingeschlossen wird.

Lösung

Zunächst berechnen wir den Schnittpunkt mit der x-Achse, d. h. wir setzen die Funktion gleich 0 und lösen. Wir wenden das Exponential auf beiden Seiten an . Da , lautet der Schnittpunkt Fläche unterhalb des Graphen einer Logarithmusfunktion Wir werden nun die Fläche unterhalb des Graphen mithilfe des folgenden Integrals nach der Methode der partiellen Integration ermitteln, d. h, : Somit gilt:

Fläche unterhalb des Graphen einer Funktion, die negative Werte annimmt

Wenn die Funktion auf einem Intervall negative Werte annimmt, befindet sich der Funktionsgraph unterhalb der x-Achse. Die Fläche der Funktion ist gegeben durch:

Beispiele für Flächen, die durch negative Funktionen begrenzt sind

1

Berechne die durch den Graphen und die x-Achse beschränkte Fläche

Lösung

Zunächst berechnen wir die Schnittpunkte mit der x-Achse, um den Graphen darzustellen und die Integrationsgrenzen zu ermitteln. Das heißt, wir setzen die Funktion gleich 0 und lösen. y

Fläche unterhalb des Graphen einer nach oben geöffneten Parabel

Wir berechnen das Integral:

2

Berechne die Fläche, die durch den Graphen und die x-Achse im Bereich zwischen und beschränkt ist.

Lösung

Fläche unterhalb des Graphen einer Kosinunsfunktion

Wir lösen das Integral:

Fläche einer Funktion, die positive und negative Werte annimmt

Fläche unterhalb eines in zweit Intervalle unterteilten Graphen Fläche unterhalb eines Graphen, unterteilt in zwei Intervalle

In diesem Fall hat die Fläche Zonen oberhalb und unterhalb der x-Achse. Um die Fläche der Funktion zu berechnen, gehen wir wie folgt vor:

Wir berechnen die Schnittpunkte mit der x-Achse, indem wir setzen und die Gleichung lösen.

2 Wir ordnen die Nullstellen, die die Grenzen der Integration bilden, vom kleinsten zum größten Wert.

3 Die Fläche ist gleich der Summe der bestimmten Integrale im Betrag jedes Intervalls.

1

Berechne die Fläche der Bereiche der Ebene, die durch den Graphen und die x-Achse begrenzt ist.

Lösung

Zunächst ermitteln wir die Schnittpunkte mit der x-Achse, um den Graphen darzustellen und die Integrationsgrenzen zu berechnen. Das heißt, wir setzen die Funktion gleich 0 und lösen. und

Fläche unterhalb des Graphen einer symmetrischen Funktion


Wir sehen uns den Graphen an und müssen zwei Integrale berechnen: eines für den Fall, dass die Funktion positive Werte auf dem Intervall annimmt und eines für den Fall, dass die Funktion negative Werte auf dem Intervall annimmt.

Der Graph ist symmetrisch und die Fläche kann also wie folgt geschrieben werden:

Beispiel

Fläche zwischen zwei Funktionen

Die Fläche zwischen zwei Funktionen ist gleich der Fläche der oberen Funktion minus der Fläche der unteren Funktion.

Fläche unterhalb des Graphen zwischen zwei Funktionen
Fläche unterhalb des Graphen zwischen zwei Funktionen

Berechne die Fläche des Kreises mit dem Radius r

Wir gehen von der Kreisgleichung aus.

Durch einen Kreis begrenzte Fläche

Die Fläche des Kreises ist viermal so groß wie die Fläche des 1. Quadranten.

Wir berechnen das unbestimmte Integral durch Substitution:

Somit

Wir ermitteln die neuen Integrationsgrenzen.

Schließlich

Da der Graph symmetrisch ist:

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Katrin

Ich bin staatlich geprüfte Übersetzerin & Dolmetscherin mit den Arbeitssprachen Englisch, Spanisch, Deutsch. Meine Ausbildung habe ich am SDI München mit dem Fachgebiet Technik abvsolviert und übersetze hauptsächlich im technischen sowie mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Bei Superprof darf ich die Mathe-Expert*innen unterstützen, indem ich ihre Artikel ins Deutsche übersetze.