Integralfunktionen: der Hauptsatz, Teil 2

Über diese Lektion

Jahrgangsstufe 13 (erhöhtes Anforderungsniveau) › Flächeninhalt und bestimmtes Integral

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Integralfunktionen: der Hauptsatz, Teil 2

Flächeninhalt und bestimmtes Integral. Integral, Integralfunktion, Hauptsatz, Stammfunktion, Flächeninhalt, uneigentliches Integral, Rotationskörper

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Drei schnelle Fragen zu früheren Lektionen.

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g(x)=∫0x2t dtg(x) = \displaystyle\int_0^x 2t\,\mathrm{d}t ist der Flächeninhalt unter der Geraden y=2ty = 2t zwischen 0 und xx, also x2x^2. Was ist g′(x)g'(x)?

  1. 2x2x
  2. x2x^2

Die Grundidee

Die Fläche wächst so schnell, wie der Graph hoch ist.

Ist ff stetig, so ist die Integralfunktion Ia(x)=∫axf(t) dtI_a(x) = \displaystyle\int_a^x f(t)\,\mathrm{d}t eine Stammfunktion von ff mit Nullstelle aa: Ia′=fI_a' = f und Ia(a)=0I_a(a) = 0.

Beispiel

g(x)=∫1xt dtg(x) = \displaystyle\int_1^{x} \sqrt{t}\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x) und g(1)g(1).

g′(x)=xg'(x) = \sqrt{x}
g ist die Stammfunktion von √t mit Nullstelle 1.
g(1)=0g(1) = 0
Obere und untere Grenze sind gleich.

Du bist dran

Jetzt du: g(x)=∫2x(t3−t) dtg(x) = \displaystyle\int_2^x (t^3 - t)\,\mathrm{d}t.

g′(x)=x3−xg'(x) = x^3 - x
g ist eine Stammfunktion von t³ − t.

Üben ★

  1. g(x)=∫4x(t2+2) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 4 }^{x} (t^{ 2 } + 2)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).
  2. g(x)=∫1x(t3+2) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 1 }^{x} (t^{ 3 } + 2)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).
  3. g(x)=∫4x(t3+1) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 4 }^{x} (t^{ 3 } + 1)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).

Vorsicht!

Üben ★★

  1. Hier ist der Graph von y=f(t)y = f(t). Es sei g(x)=∫−5xf(t) dtg(x) = \displaystyle\int_{-5}^{x} f(t)\,\mathrm{d}t. Tippe auf den Punkt des Graphen, dessen x-Wert zu einem lokalen Maximum von gg gehört.
  2. Hier ist der Graph von y=f(t)y = f(t). Es sei g(x)=∫−5xf(t) dtg(x) = \displaystyle\int_{-5}^{x} f(t)\,\mathrm{d}t. Tippe auf den Punkt des Graphen, dessen x-Wert zu einem lokalen Maximum von gg gehört.

Abschlusscheck

Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?

  1. g(x)=∫4x(t2+2) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 4 }^{x} (t^{ 2 } + 2)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).
  2. g(x)=∫1x(t3+2) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 1 }^{x} (t^{ 3 } + 2)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).
  3. g(x)=∫4x(t3+1) dtg(x) = \displaystyle\int_{ 4 }^{x} (t^{ 3 } + 1)\,\mathrm{d}t. Berechne g′(x)g'(x).

Merkkarte

Integralfunktion

  • Ia(x)=∫axf(t) dtI_a(x) = \displaystyle\int_a^x f(t)\,\mathrm{d}t ist eine Stammfunktion von ff mit Ia(a)=0I_a(a) = 0.
  • IaI_a steigt, wo f>0f > 0 ist, und fällt, wo f<0f < 0 ist.

Achtung: Die Ableitung liefert ff, nicht eine Stammfunktion von ff.

CC BY-SA 4.0