Aufgabenbeispiele von Integrale

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lineares Integral berechnen

Beispiel:

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Im Schaubild sieht man den Graph der Funktion f. Berechne mit Hilfe des Schaubilds ∫ 0 9 f(x) ⅆ x .

Lösung einblenden

∫ 0 9 f(x) ⅆ x gibt den orientierten (also mit Vorzeichen behafteten) Flächeninhalt zwischen dem Graph der Funktion f und der x-Achse an.

Um diesen aus dem Schaubild zu berechnen unterteilen wir die Fläche in Rechtecke, Parallelogramme und ggf. Dreiecke:

I1 = ∫ 0 2 f(x) ⅆ x : Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅ 2 = 2 ⋅ 2 = 4.

I2 = ∫ 2 4 f(x) ⅆ x : Dreiecksfläche I2 = (4 - 2) ⋅ 2 2 = 4 2 = 2.

I3 = ∫ 4 7 f(x) ⅆ x : Dreiecksfläche I3 = (7 - 4) ⋅ ( - 1 ) 2 = -3 2 = -1.5.

I4 = ∫ 7 9 f(x) ⅆ x : Rechtecksfläche I4 = (9 - 7) ⋅ ( - 1 ) = 2 ⋅ ( - 1 ) = -2.

Somit gilt:

∫ 0 9 f(x) ⅆ x = I1 + I2 + I3 + I4 = ∫ 0 2 f(x) ⅆ x + ∫ 2 4 f(x) ⅆ x + ∫ 4 7 f(x) ⅆ x + ∫ 7 9 f(x) ⅆ x = 4 +2 -1.5 -2 = 2.5

Integrale (ganz einfach)

Beispiel:

Bestimme das Integral ∫ -1 1 ( 3x -5 ) ⅆ x .

Lösung einblenden
∫ -1 1 ( 3x -5 ) ⅆ x

= [ 3 2 x 2 -5x ] -1 1

= 3 2 ⋅ 1 2 -5⋅1 - ( 3 2 ⋅ ( -1 ) 2 -5⋅( -1 ) )

= 3 2 ⋅1 -5 - ( 3 2 ⋅1 +5 )

= 3 2 -5 - ( 3 2 +5 )

= 3 2 - 10 2 - ( 3 2 + 10 2 )

= - 7 2 -1 · 13 2

= - 7 2 - 13 2

= -10

Integrale ohne Kettenregel BF

Beispiel:

Bestimme das Integral ∫ 1 2 π 3 2 π ( 3 2 x 4 - sin( x ) ) ⅆ x .

Lösung einblenden
∫ 1 2 π 3 2 π ( 3 2 x 4 - sin( x ) ) ⅆ x

= [ 3 10 x 5 + cos( x ) ] 1 2 π 3 2 π

= 3 10 ⋅ ( 3 2 π ) 5 + cos( 3 2 π ) - ( 3 10 ⋅ ( 1 2 π ) 5 + cos( 1 2 π ) )

= 3 10 ⋅ ( 3 2 π ) 5 +0 - ( 3 10 ⋅ ( 1 2 π ) 5 +0)

= 729 320 ⋅ π 5 - 3 320 ⋅ π 5

= 363 160 ⋅ π 5


≈ 694,282

Integrale mit Kettenregel BF

Beispiel:

Bestimme das Integral ∫ 2 4 -3 e 2x -4 ⅆ x .

Lösung einblenden
∫ 2 4 -3 e 2x -4 ⅆ x

= [ - 3 2 e 2x -4 ] 2 4

= - 3 2 e 2⋅4 -4 + 3 2 e 2⋅2 -4

= - 3 2 e 8 -4 + 3 2 e 4 -4

= - 3 2 e 4 + 3 2 e 0

= - 3 2 e 4 + 3 2


≈ -80,397

Integrale ohne Kettenregel

Beispiel:

Bestimme das Integral ∫ 0 π ( - 5 4 ⋅ sin( x ) +2 x 2 ) ⅆ x .

Lösung einblenden
∫ 0 π ( - 5 4 ⋅ sin( x ) +2 x 2 ) ⅆ x

= [ 5 4 ⋅ cos( x ) + 2 3 x 3 ] 0 π

= 5 4 ⋅ cos( π ) + 2 3 ⋅ π 3 - ( 5 4 ⋅ cos( 0 ) + 2 3 ⋅ ( 0 ) 3 )

= 5 4 ⋅( -1 ) + 2 3 ⋅ π 3 - ( 5 4 ⋅1 + 2 3 ⋅0 )

= - 5 4 + 2 3 ⋅ π 3 - ( 5 4 +0)

= - 5 4 + 2 3 ⋅ π 3 - ( 5 4 +0)

= - 5 4 + 2 3 ⋅ π 3 - 5 4

= - 5 4 - 5 4 + 2 3 ⋅ π 3

= - 5 2 + 2 3 ⋅ π 3


≈ 18,171

Integrale mit Kettenregel

Beispiel:

Bestimme das Integral ∫ 1 2 π π cos( -2x + 3 2 π) ⅆ x .

Lösung einblenden
∫ 1 2 π π cos( -2x + 3 2 π) ⅆ x

= [ - 1 2 ⋅ sin( -2x + 3 2 π) ] 1 2 π π

= - 1 2 ⋅ sin( -2⋅π + 3 2 π) + 1 2 ⋅ sin( -2⋅( 1 2 π ) + 3 2 π)

= - 1 2 ⋅ sin( - 1 2 π) + 1 2 ⋅ sin( 1 2 π)

= - 1 2 ⋅( -1 ) + 1 2 ⋅1

= 1 2 + 1 2

= 1

Parameter bei Integral bestimmen

Beispiel:

Für ein bestimmtes t>0 gilt : ∫ 0 2 ( -2 x 3 +2 t 2 x ) ⅆ x = -7 .

Bestimme einen Wert für dieses t.

Lösung einblenden
It = ∫ 0 2 ( -2 x 3 +2 t 2 x ) ⅆ x

= [ - 1 2 x 4 + t 2 x 2 ] 0 2

= - 1 2 ⋅ 2 4 + t 2 ⋅ 2 2 - ( - 1 2 ⋅ 0 4 + t 2 ⋅ 0 2 )

= - 1 2 ⋅16 + t 2 ⋅4 - ( - 1 2 ⋅0 + t 2 ⋅0 )

= -8 +4 t 2 - (0+0)

= 4 t 2 -8 +0

= 4 t 2 -8

Dieses Integral 4 t 2 -8 muss nun gleich -7 sein:

4 t 2 -8 = -7 | +8
4 t 2 = 1 |:4
t 2 = 1 4 | ⋅2
t1 = - 1 4 = - 1 2
t2 = 1 4 = 1 2

Der gesuchte t-Wert ist somit 1 2 = 0,5.