Vertiefte Integralrechnung

Aufgaben mit Lösungsweg

  1. Flächeninhalt berechnen: Berechne den Flächeninhalt, der von der Funktion $f(x) = x^2 - 4$ und der x-Achse eingeschlossen wird.
  2. Unbestimmtes Integral mittels Subst.: Bestimme das unbestimmte Integral $\int (2x+1)^3 \,dx$ mittels linearer Substitution.
  3. Hauptsatz Differential- und Integralrechnung: Welche der folgenden Aussagen über den Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung ist / sind korrekt?

Wichtige Begriffe

Stammfunktion
Die Stammfunktion F einer Funktion f ist so definiert, dass ihre Ableitungsfunktion F‘ wieder der Ausgangsfunktion f entspricht. Es gilt also: F ' ( x ) = f ( x ) MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqa
Lineare Substitution
Manchmal triffst du auf Integrale von Funktionen, die ineinander verschachtelt („verkettet“) sind. Wenn du eine solche Funktion ableiten willst, nutzt du die Kettenregel. Die **lineare Substitution**
Bestimmtes Integral
Worum geht's hier? Mit dem **bestimmten Integral** berechnen wir den **orientierten Flächeninhalt** zwischen dem Graphen einer Funktion $f$ und der $x$-Achse in einem definierten Bereich (Intervall) $
Bogenlänge
Stell dir vor, du planst eine Route auf einer kurvigen Bergstraße und möchtest wissen, wie viele Kilometer du tatsächlich zurücklegst. Oder du nimmst einen kreisförmigen Faden und ziehst ihn gerade, u
Der Hauptsatz
Der **Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung** (oft kurz **HDI** genannt) ist das fundamentale Bindeglied der Analysis. Er schlägt die Brücke zwischen zwei scheinbar völlig verschiedenen mat
Faktorregel: Stammfunktion
Worum geht's hier eigentlich? Stell dir vor, du hast eine Funktion, bei der eine einfache Zahl als **konstanter Faktor** vor dem eigentlichen Term steht, zum Beispiel $f(x) = 2 \cdot x^3$. Die Faktorr
Fläche zwischen Funktion und x-Achse
Wenn wir die **tatsächliche (geometrische) Fläche** zwischen einem Funktionsgraphen und der $x$-Achse berechnen wollen, stehen wir vor einer mathematischen Besonderheit: Flächenstücke oberhalb und unt
Fläche zwischen zwei Funktionen
Stell dir vor, zwei Graphen im Koordinatensystem kreuzen sich und schließen eine Fläche ein – ähnlich wie bei einem eingepackten Bonbon. Wenn du wissen willst, wie groß diese Fläche ist, hilft dir ein
Integralfunktion
Stell dir vor, du möchtest den Flächeninhalt unter einer Kurve berechnen, aber eine der Grenzen ist nicht fest, sondern variabel. Genau das leistet die **Integralfunktion**: Sie ist eine „Flächeninhal
Integrationsregeln
Manche Integrale wirken auf den ersten Blick kompliziert. **Integrationsregeln** helfen dir dabei, bestimmte Integrale geschickt zu vereinfachen, aufzuteilen oder umzuformen. Dadurch lässt sich eine s
Mittelwert einer Funktion
Der **Mittelwert einer Funktion** gibt den durchschnittlichen Funktionswert (y-Wert) über einem bestimmten Intervall an. Stell dir vor, eine Funktion zeigt den Temperaturverlauf über einen Tag. Der Mi
Nichtlineare Substitution
Nichtlineare Substitution Die nichtlineare Substitution wird benötigt, wenn ein Integral der Form ∫ a b f ( v ( x ) ) ⋅ v ' ( x ) d x MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSju
Partialbruchzerlegung
Partialbruchzerlegung Die Partialbruchzerlegung verwenden wir, wenn wir einen Bruch integrieren wollen, dessen Nenner wir in eine Summe aufteilen. Wenn dann die entsprechenden Zähler berechnet werden,
Partielle Integration
Partielle Integration Die partielle Integration benötigen wir, wenn das Integral über das Produkt zweier Funktionen berechnet werden soll. Es gilt dann: ∫ a b f ( x ) ⋅ g ' ( x ) d x = [ f ( x ) ⋅ g (
Rotationskörper x-Achse
Rotationskörper durch Drehung um die x-Achse Ein Rotationskörper entsteht, wenn eine Funktion um die x-Achse gedreht wird. Die x-Achse und die Funktion schließen dann keine Fläche mehr ein, sondern ei
Rotationskörper y-Achse
Rotationskörper durch Drehung um die y-Achse Ein Rotationskörper entsteht, wenn eine Funktion f um die y-Achse gedreht wird. Dessen Volumen kann dann mithilfe der Umkehrfunktion g berechnet werden und
Uneigentliche Integral
Worum geht's hier? Manchmal wollen wir die Fläche unter einem Graphen berechnen, die sich bis ins Unendliche erstreckt. Ein anderes Mal liegt eine Grenze direkt an einer Polstelle (einer Stelle, an de