Integration: Berechnung von Flächen zwischen zwei Kurven: Unterschied zwischen den Versionen

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{{Vorlage:Ausklapp|1='''Herleitung der Formel als Bilderreihe'''
 
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2kurven-großeFläche.png|Als nächstes berechnet man die große Fläche mit $\int_a^b f(x) dx$ und ...
 
2kurven-großeFläche.png|Als nächstes berechnet man die große Fläche mit $\int_a^b f(x) dx$ und ...
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2kurven-kleine Fläche.png|... zieht davon die kleine Fläche $\int_a^b g(x)dx ab.
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2kurven-herleitung 1.png|thumb|Als Ergebnis erhält man die gesuchte blaue Fläche.
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2kurven-herleitung 1.png|Als Ergebnis erhält man die gesuchte blaue Fläche.
 
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Bei dieser Formel ist es egal ob die Fläche oberhalb oder unterhalb der x-Achse ist! <br>
 
Bei dieser Formel ist es egal ob die Fläche oberhalb oder unterhalb der x-Achse ist! <br>
 
[[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]]  Dies kannst du im [http://tube.geogebra.org/material/show/id/194563 folgenden Applet] überprüfen.   
 
[[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]]  Dies kannst du im [http://tube.geogebra.org/material/show/id/194563 folgenden Applet] überprüfen.   
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=== Wie werden Schnittpunkte berechnet und warum sind diese wichtig?===
 
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Der Schnittpunkt ist jener Punkt, an dem beide Funktionen den gleichen y-Wert haben. Man setzt die y-Werte der Funktion gleich. Die entstandene Gleichung wird nach x aufgelöst. Man erhält den x-Wert des Schnittpunktes. Für den y-Wert des Schnittpunktes muss jetzt der x-Wert in eine der Funktionen eingesetzt werden. (Es ist egal, in welche der beiden Funktion, da der y-Wert bei beiden derselbe ist)
 
  
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$f(x)=2x+1$
 
  
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$g(x)=x−1$
 
  
  
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Funktion gleichsetzen, um die Schnittpunkte zu bestimmen (oder Intersect-Befehl)
 
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$$f(x)=g(x)$$
 
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$$2x+1=x−1$$
 
  
  
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nach x auflösen
 
  
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$$2x=x−2$$
 
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$$x=−2$$
 
  
  
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y-Koordinaten berechnen:
 
  
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$$f(-2)=2*(-2)+1$$
 
−
 
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$$y=-3$$
 
  
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=== Wie werden Schnittpunkte berechnet und warum sind diese wichtig?===
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Schnittpunkt:
 
  
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$(-2/-3)$
 
  
 
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{{Vorlage:Merke |1=Schnittpunkte sind wichtig, weil sie uns zeigen, in welchem Bereich wir integrieren müssen.}}

Version vom 26. August 2015, 08:32 Uhr

Wiederholung und Herleitung der Formel

Das folgende Video bietet dir einen Überblick über das gelernte und erklärt dir die Formel für die Fläche zwischen 2 Kurven:

ab Minute 3:23 geht es um die Fläche zwischen 2 Kurven.



Flächeninhalt zwischen zwei Kurven
Definition
Grün rufezeichen.png
Formel zur Berechnung der Fläche zwischen 2 Graphen

Gegeben sei eine Fläche zwischen zwei Funktionsgraphen $f$ und $g$, dann gilt: $$Flächeninhalt\ zwischen\ f\ und\ g=\int_a^b f(x)dx-\int_a^b g(x)dx=\int_a^b \left(f(x)-g(x)\right)dx$$

wobei der Graph von $f$ die obere und der Graph von $g$ die untere Begrenzungskurve sein muss!


$Aha!$ Das folgende Applet zeigt dir die Herleitung dieser Formel




Herleitung der Formel als Bilderreihe


Durch Verschieben beider Kurven entlang der y-Achse ändert sich der Flächeninhalt nicht. Somit gilt die Formel auch, wenn ein Teil der Fläche (oder alles) unter der x-Achse liegt.
Merke
Rotes rufezeichen.png
Bei dieser Formel ist es egal ob die Fläche oberhalb oder unterhalb der x-Achse ist!

$Aha!$ Dies kannst du im folgenden Applet überprüfen.








Wie werden Schnittpunkte berechnet und warum sind diese wichtig?

Schnittpunkte zweier Funktionen



Merke
Rotes rufezeichen.png
Schnittpunkte sind wichtig, weil sie uns zeigen, in welchem Bereich wir integrieren müssen.


Beispiele aus dem Buch Mathematik 4 (Trauner Verlag)

S.30/1.031c


Bsp.png

Berechnen Sie den Inhalt der Fläche, die von den beiden Funktionen f und g umschlossen wird.
$f(x)=x^2$
$g(x)=4$


1.031.jpg.png

$A=A_{ \Box }-A_{\cup}$

Fläche unter $f(x)=A_{\cup}$
Fläche unter $g(x)=A_{ \Box }$

$A_{ \Box }=a*a$
$A_{ \Box }=4*4$
$A_{ \Box }=16$

f(x) und umformen

$f(x)=x^2$
$f(x)=\frac{x^3}{3}$


$A_{ \Box }=\int_{a}^{b} f (x)\,=F_(b)-F_(a) $
$=\frac{2^3}{3}-\frac{(-2^3)}{3}=5,33$

$A=A_{ \Box }-A_{\cup}$
$A=16-5,33=10,67$






S.30/1.032a

Bsp.png

Der Inhalt der Fläche ist zu berechnen, die von den Kurven mit den angegebenen Gleichungen begrenzt wird. Skizzieren Sie die Fläche.


1.032 1.jpg

1.032 2.jpg

1.032 3.jpg

$x^2=6y \rightarrow y=\frac{x^2}{6}$

$x^2+36=12y \rightarrow y_1=\frac{x^2+36}{12}$

Schnittpunkt wurde mit GeoGebra berechnet: SP_A:(-6/6) SP_B:(6/6)


$y=\frac{x^2}{6} = f(x)=\frac{x^2}{6}\Rightarrow F(x)=\frac{x^3}{6*3}$

$y_1=\frac{x^2+36}{12} = g(x)=\frac{x^2+36}{12}\Rightarrow G(x)=\frac{x^3}{36}+\frac{36}{12}x$

Berechnung der Fläche a (rot gestrichelt): $\int_{-6}^{6} f (x)\,dx=F(6)-F(-6)=\frac{6^3}{6*3}-(\frac{-6^3}{36}+\frac{36*(-6)}{12})=24 $

Berechnung der Fläche b (braun): $\int_{-6}^{6} f (x)\,dx=G(6)-G(-6)=\frac{6^3}{36}+\frac{}{12}-(\frac{-6^3}{36}+\frac{36*(-6}{12})=48$

Fläche e (blau)= Fläche b (braun)- Fläche a (rot gestrichelt)

Fläche e (blau)= 48 - 24= 24



Lernvideo


Übungs- und Lernlinks

http://www.brinkmann-du.de/mathe/gost/int_01_05.htm
http://matheguru.com/30-flaeche-zwischen-funktionen.html
http://nibis.ni.schule.de/~lbs-gym/AnalysisTeil1pdf/FlaechezwischenGraphen.pdf
Seite 1, 2, 3

Quiz

Frage 1:

Quiz1.png

Lösung: Antwort 1






Frage 2:

Quiz2.png

Lösung: Antwort 1





Frage 3:

Quiz3.png

Lösung: Antwort 1