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Mathematik in der Oberstufe

Lösungen Integralrechnung: Fläche oberhalb der x-Achse

Dies sind nur Kurzlösungen; die Länge der Lösung spiegelt also nicht das wider, was der Operator in der Aufgabenstellung verlangt.

Abkürzung: FE=Flächeneinheiten
Es ist jeweils eine Stammfunktion angegeben (kein „$+c$“), da dies für bestimmte Integrale ausreicht.

    1. $F(x)=\frac{1}{12}x^3-\frac 12x^2+2x$; $A=\frac{15}{4}-\left(-\frac{31}{12}\right)=\frac{19}{3}\, \text{FE}$
    2. $F(x)=\frac 13x^{\frac 32}$; $A=\frac 83-\frac 13=\frac 73 \,\text{FE}$
    1. $F(x)=-\dfrac 1x+\frac 18 x^2$; $A=\frac 74-\left(-\frac 78\right)=\frac{21}{8}\, \text{FE}$
    2. $I=[0; 5]$ (Nullstellen); $F(x)=-\frac{1}{20}x^4+\frac 13 x^3$; $A=\frac{125}{12}\, \text{FE}$
    3. $I=[-2; 2]$ ($x$-Werte der Hochpunkte); $F(x)=-\frac{1}{40}x^5+\frac 13x^3+\frac 12x$; $A=\frac{43}{15}-\left(-\frac{43}{15}\right)=\frac{86}{15}\, \text{FE}$
  1. Nullstellen: $x_{1,2}= 0$ (doppelt, also ohne Vorzeichenwechsel), $x_3=2$, $x_4=-2$; $\Rightarrow I=[-2; 2]$ da über eine Nullstelle ohne Vorzeichenwechsel hinweg integriert werden kann.
    $F(x)=-\frac{1}{20}x^5+\frac 13 x^3$; $A=\frac{32}{15}\, \text{FE}$
  2. Nullstellen: $x_1=6, x_2=-2$; $I=[0; 6]$ (positive Koordinatenachsen!).
    $F(x)=-\frac{1}{12} x^3+\frac 12x^2+3x$; $A=18\, \text{FE}$
  3. $f(4)=2 \Rightarrow$ das auszuschneidende Dreieck hat den Flächeninhalt $A_{\Delta}=\frac 12\cdot 4\cdot 2=4\, \text{FE}$
    $F(x)=\frac{1}{32}x^4-\frac 12x^3+\frac 94 x^2$; $A=A_f-A_{\Delta}=12-4=8\, \text{FE}$
  4. $\frac 14 < \frac 12\Rightarrow$ Graph von $f$ verläuft breiter, also der linke Graph. Alternativ kann man auch mit den $y$-Achsenabschnitten argumentieren.
    Schnittstellen: $f(x)=g(x)$ $\Rightarrow x_1=16, x_2=4$; nur $x_2=4$ liegt im Intervall
    $I_f=[0; 4]$; $I_g=[4; 7]$; $A=\left(\frac{28}{3}-0\right)+\left(\frac{259}{6}-\frac{116}{3}\right)=\frac{83}{6}\, \text{FE}$

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Letzte Aktualisierung: 02.12.2015;   © Ina de Brabandt

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