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Integralrechnung

Frage: Integralrechnung
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Wir haben im Unterricht zuletzt Integralrechnungen durchgenommen. Ich kann sie zwar anwenden aber kann mir irgendwie nicht mehr erkären warum ich f(x) aufleiten. also die Stammfunktion bilden muss.

Ich erinnere mich noch daran,dass wir im unterricht denlimes gegen unendich gebildet haben.das war um undeinlich viele Rechtecke zu bilden, damit zum Beispiel die das Stück was bei der Untersumme fehlt, auch miteinbezogen wird. Durch die Grenzwertbildung verschwindet ja das Stück, was fehlt und man hat das Integral raus.


Aber warum jetzt nochmal aufleiten? Über eine Hilfe würde ich mich sehr freuen
Frage von AbiTour (ehem. Mitglied) | am 17.07.2011 - 13:01


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Antwort von v_love | 17.07.2011 - 13:27
die verbindung zwischen integration (was als berechnung von flächeninhalten verstanden werden kann) und differentiation wird durch den hauptsatz der differential-und integralrechnung wiedergegeben:

ist f stetig auf [a,b], a<b und definiert man F(x)=int f(t)dt von a bis x für a<=x<=b, so gilt: F`(x)=f(x) (F nennt man dann stammfunktion zu f) und ferner int f(x)dx von a bis b=F(b)-F(a)
d.h.
mit hilfe von stammfunktionen kannst du flächeninhalte unter graphen von funktionen berechnen.

im wesentlichen folgt das aus dem mittelwertsatz, der anschaulich ganz klar ist: die fläche, die vom graphen von f(x)>=0 und x-achse eingeschlossen wird, lässt sich durch eine äquivalente rechteckfläche ersetzen. äquivalent soll dabei heißen: gleicher flächeninhalt wie ursprüngliche fläche und fläche über sem selben intervall ([a,b]) betrachtet. (natürlich alles salopp formuliert)


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Antwort von AbiTour (ehem. Mitglied) | 17.07.2011 - 13:34
Ziemlich kompiziert erklärt.Kannst du das vieleicht etwas verständlicher ausdrücken bitte?Also warum man jetzt die Stammfunktion bildet ohne Formeln :D:D:D


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Antwort von AbiTour (ehem. Mitglied) | 17.07.2011 - 13:47
Man bildet ja den limes gegen unendlich z.b bei der untersumme und hat ja den flächeninhalt. ABER: Woher weiß ich jetzt, dass ich aufleiten muss?


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Antwort von v_love | 17.07.2011 - 13:50
kompliziert?

na ja, der wesentliche inhalt (übrigens absolut ohne irgendwelche formel) steckt hier drin:

"die fläche, die vom graphen von f(x)>=0 und x-achse eingeschlossen wird, lässt sich durch eine äquivalente rechteckfläche ersetzen. äquivalent soll dabei heißen: gleicher flächeninhalt wie ursprüngliche fläche und fläche über sem selben intervall ([a,b]) betrachtet. (natürlich alles salopp formuliert)"

wie ich sagte ist das klar, dass das so sein muss (zum für stetige f).
wenn man nun die länge des intervalls sehr klein macht (infinitesimal klein) erhält man einerseits die höhe des rechtecks an einer speziellen stelle x0 (also den funktionswert an dieser stelle)
andererseits kriegt man die ableitung der stammfunktion (die nämlich nichts anderes ist als "fläche/länge des intervalls")
es ist dann F`(x0)=f(x0) und F ist quasi eine funktion, die dir den flächeninhalt liefert. (und nach dem satz zugleich auch die stammfunktion von f, man sieht also, dass berechnung von flächeninhalten auf berechnung von stammfunktionen zurückgeführt werden kann)


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Antwort von AbiTour (ehem. Mitglied) | 17.07.2011 - 14:11
http://www.geogebra.org/de/examples/integral/unterobersumme.html

für alle leute, die auch probleme haben: dieser link macht das mit "infinitesimal klein" deutlich


Warum kann ich das integral nicht einfach durch ableiten von f(x) und dann F(b)-F(a) berechnen? Und woher weiß ich,dass diese Ableitung die Ableitung der Stammfunktion ist?


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Antwort von v_love | 17.07.2011 - 16:04
aus meinem letzten beitrag sollte deutlich geworden sein, dass gilt: F`(x)=f(x), wo F(x)=int f(t)dt von a bis x (unter bestimmten voraussetzungen)

du bestimmst also das integral, indem du eine funktion (F) findest, die abgeleitet gleich einer dir gegebenen funktion (f) ist.
insbesondere kannst du das integral i.a. nicht durch ableiten finden.

"Und woher weiß ich,dass diese Ableitung die Ableitung der Stammfunktion ist?"

so wie es da steht, ergibt die frage keinen sinn.

eine funktion F, die abgeleitet f ist, heißt - nach definition - stammfunktion von f.
das ist nur bezeichnung ...


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Antwort von AbiTour (ehem. Mitglied) | 17.07.2011 - 16:53
Ups..

Zitat:
Eine Funktion zu integrieren (d.h. die Fläche unter der Funktionskurve zu berechnen) heißt, sich diese Funktion als 1.Ableitung zu denken. Nun sucht man eine dazu gehörige Funktion, die - wenn man sie ableitet - ebenjene 1.Ableitung (also die Ausgangsfunktion) ergeben würde. Diese andere Funktion heißt Stammfunktion.



Genau hier liegt mein Problem. Warum denkt man sich die Funktion als erste Ableitung und bildet die Stammfunktion? Ich finde den Zusammenhang nicht.... :-( Ich weiß nur, dass ich durch Grenzwertbildung(limes) die Fläche herausbekomme.... Dadurch greift man ja auf die Infinitesimalrechnung zurück, indem man unendliche Rechtecke bildet. Durch dieses Grenzwertverfahren bildet man ja quasi die Ableitung, oder?


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Antwort von v_love | 17.07.2011 - 17:09
"Warum denkt man sich die Funktion als erste Ableitung"

um die stammfkt zu erhalten, die stammfkt ist diejenige funktion deren ableitung die ausgangsfkt ist.

"Durch dieses Grenzwertverfahren bildet man ja quasi die Ableitung, oder?"

nein, dadurch berechnet man das integral (was nach def. eine art "kontinuierliche summe" ist).
die ableitung, falls du dich erinnern kannst, ist als grenzwert eines differenzenquotienten definiert.

wenn man wieder die funktion F betrachtet, und bildet (F(x0+h)-F(x0))/h, dann kannst du dir das (zumindest für f>=0, h>0) als fläche/breite des intervalls vorstellen, wobei die fläche begrenzt wird durch den graphen von f, der x-achse, sowie den geraden x=x0, x=x0+h.
wenn du nun die ableitung von F wissen willst, solltest du dir den grenzwert h-->0 (bzw. breite-->0) anschauen.
und das kann man gut vorstellen, das geht nämlich gegen den funktionswert von f bei x0.
(für sehr kleine h, kannst du dir auch die fläche als rechteck denken, für deren flächeninhalt A=höhe*breite=f(x0)* gilt, dividierst du durch h erhlst du f(x0), wie behauptet)


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Antwort von AbiTour (ehem. Mitglied) | 17.07.2011 - 20:49
danke v love ich habs jetzt dank dir und einem zusätzlichen video:D

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