Kurze Hilfe bei Integralrechnung

Kurze Hilfe bei einfacher Aufgab Integralrechnung?

Hallo Leute, könntet ihr mir kurz bei folgender Aufgabe helfen?
„Gesucht ist der Inhalt der Fläche zwischen dem Graphen von f und der x-Achse über dem angegebenen Intervall“

Aufg.1) f(x)= 1/6x^3-1/2x, Intervall: (-1,2)
Aufg.2) f(x)=x^3-4x, Intervall: (-3,2)

Die Nullstellen weiß ich schon, aber ich kann dann immer nicht die Fläche zwischen den Intervallen ausrechen. Könnte mir mal jemand eine oder zwei Aufgaben vorrechen, damit ich das Prinzip verstehe? Ich wäre für jede Antwort unfassbar dankbar, weil ich morgen einen Mathetest schreibe. Dnake!!

Prinzipiell ist der Inhalt einer Fläche zwischen dem Graphen einer (stetigen) Funktion und der x-Achse zwischen zwei aufeinanderfolgenden (!) Nullstellen (oder alternativ auch zwischen anderen Intervallgrenzen - es sollte eben im Intervall kein Vorzeichenwechsel statt finden!) gegegeben durch:

A = Integral (von einer Nullstelle zur nächsten) f(x) dx

Ist die Fläche unter der x-Achse, so muss man noch ein Minuszeichen davor schreiben. Alternativ einfach Betragsstriche um das Ganze, dann stimmt das Ergbnis immer.

Wichtig ist vor allem, dass im Intervall kein Vorzeichenwechsel statt findet; wäre das der Fall, so wäre ein Teil der Fläche unter, ein anderer über der x-Achse, und die Beiträge der beiden Flächen würden sich gegenseitig (teilweise) wegheben!

Das Integrieren selbst ist (bei ganzrationalen Funktionen) relativ einfach: eine Stammfunktion F(x) finden („aufleiten“, genau umgedreht wie ableiten; allgemein ist x^(n+1)/(n+1) eine Stammfunktion zu x^n), diese in eckigen Klammern hinschreiben, hinten dran die Grenzen (wie beim Integral: unten die kleinere Zahl, oben die größere). Dann einsetzen: erst die obere Zahl, davon abgezogen das, was beim Einsetzen der unteren Zahl rauskommt. Als Formel: [F(x)]^b_a = F(b) - F(a)

In Aufgabe 1: Nullstellen sind -Wurzel(3), 0 und Wurzel(3). (hast du hoffentlich auch raus?) Im Intervall von -1 bis 2 liegen die Nullstellen 0 und Wurzel(3), und dort wechselt jeweils das Vorzeichen - also darf man nicht über das gesamte Intervall auf einmal integrieren, sondern muss die drei Teilflächen einzeln machen, jeweils einzeln mit Betrag! Ich schreibe im Folgenden für das Integral von a bis b kurz int^b_a.

A = |int^0_-1 (1/6x^3-1/2x) dx| + |int^Wurzel(3)_0 (1/6x^3-1/2x) dx| + |int^2_Wurzel(3) (1/6x^3-1/2x) dx|

(nicht etwa |int^0_-1 (1/6x^3-1/2x) dx + int^Wurzel(3)_0 (1/6x^3-1/2x) dx + int^2_Wurzel(3) (1/6x^3-1/2x) dx| ! sieht sehr ähnlich aus, ist aber falsch!)

Aufleiten:
= | [1/24 x^4 - 1/4 x^2]^0_-1 | + | [1/24 x^4 - 1/4 x^2]^Wurzel(3)_0 | + | [1/24 x^4 - 1/4 x^2]^2_Wurzel(3) |

Einsetzen (die jeweiligen Klammern vorne machen es übersichtlich, sind aber nicht unbedingt nötig; die jeweiligen Klammern hinten sind nötig!):
= | (1/24*0^4 - 1/4*0^2) - (1/24*(-1)^4 - 1/4*(-1)^2) |

  • | (1/24*Wurzel(3)^4 - 1/4*Wurzel(3)^2) - (1/24*0^4 - 1/4*0^2) |
  • | (1/24*2^4 - 1/4*2^2) - (1/24*Wurzel(3)^4 - 1/4*Wurzel(3)^2) |

Ausrechnen (am besten nicht alles auf einmal in den Taschenrechner tippen, man vertippt sich leicht; Zwischenschritte machen!):
= | 0 - (-5/24) | + | -3/8 - 0 | + | 2/3 - (-3/8) |
= 5/24 + 9/24 + 25/24
= 39/24 = 13/8 = 1,625

Ich hoffe, die zweite Aufgabe bekommst du nun selbst heraus? (Tipp: man braucht wieder drei Integrale; das Ergebnis ist 14,25)

Außerdem könnte man bei beiden Integralen noch die Symmetrie des Integranden ausnutzen und sich so Arbeit sparen - aber ich glaube, die Grundlagen genügen erst mal, oder? :wink:

Ach ja: und lass’ dich nicht davon entmutigen, dass die Formeln hier teilweise fürchterlich aussehen - auf dem Papier sieht das alles einfacher aus als hier, und letztlich sind alles nur einfache Rechenschritte! Wie immer gilt: Übung macht den Meister, nach ein paar Aufgaben ist das alles nicht mehr so schwierig, wie es erst mal scheinen mag. :smile:

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