Klasse 12/13 – Fläche zwischen Graphen |
erarbeitet von R. Bothe |
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Anleitung zur Berechnung des Flächeninhalts einer Fläche, die durch die Graphen zweier Funktionen f und g und zwei Geraden der Form x = a und x = b (a < b) begrenzt wird. |
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(a) |
Bilden einer Differenz der Funktionsterme zu f und g (Man erhält einen Funktionsterm einer sogenannten Differenzfunktion d.): d(x) = f(x) - g(x) oder d(x) = g(x) - f(x) |
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(b) |
Berechnen der Nullstellen xi einer dieser Differenzfunktionen d (i Î N, i ¹0; a < x1 < x2 < ... < xi < b). (Die
Nullstellen dieser Funktion d sind die Schnittstellen der Graphen der
Funktionen f und g.) |
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(c) |
Bestimmen einer Stammfunktion D zur gebildeten Differenzfunktion d. |
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(d) |
Berechnen der Teilintegrale Ia(x1), Ix1(x2), ... , Ixi(b) zur Differenzfunktion d. |
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Nutze
für die Berechnung der Integrale die folgende Schreibweise: |
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Lies: „I von x1 bis x2 ist
gleich Integral über d(x) dx in den Grenzen von x1 bis x2.“ |
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(e) |
Die Summe der Beträge der Teilintegrale ergibt den zu berechnenden Flächeninhalt. Man schreibt: Aa(b) = |Ia(x1)| + |Ix1(x2)| + ... + |Ixi(b)| (lies: „A von a bis b“) |
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Ausnahme: |
Wenn der Inhalt der Fläche bestimmt werden soll, der nur durch die Graphen der Funktionen f und g begrenzt wird, dann gilt: a = x1 und b = xi. |
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Beispiel: |
Die Graphen der Funktionen f mit f(x) = 2x3 - x
und g mit g(x) = x3 + 3x sowie die Geraden |
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Kommentar, Erklärung |
Rechenweg: |
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(a) |
Differenzfunktion: |
d(x) = 2x3 - x - (x3 + 3x) = 2x3 - x - x3 - 3x = x3 - 4x |
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(b) |
Schnittstellen der Funktionsgraphen: |
0 = x3 - 4x Û 0 = x × (x2 - 4) Û 0 = x × (x - 2) × (x + 2) Û x = -2 Ú x = 0 Ú x = 2 |
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(c) (d) (e) |
Stammfunktion: Berechnen der Integrale: Flächeninhalt: |
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