Fläche unter der Kurve berechnen
Anleitungen
Basiswissen
Die Fläche unter der Kurve meint immer eine Flächen, die von einem Funktionsgraphen, der x-Achse und eventuell noch von zwei senkrechten Strecken umrandet wird. Es gibt erschiedene Aufgabentypen, die hier kurz vorgestellt sind.
4 Aufgabentypen
- a) Endliche Einzelfläche auf einer Seite der x-Achse: bestimmtes Integral ↗
- b) Endliche Teilflächen über und unter der x-Achse Flächenbilanz ↗
- c) Endliche Teilflächen über und unter der x-Achse Flächenbetrag ↗
- d) Unendliche Flächen mit Asymptoten uneigentliches Integral ↗
a) Einzelfläche
- Man berechnet das bestimmte Integral von a bis b:
- Man hat eine linke und eine rechte Integrationsgrenze, auch Rand genannt.
- Der Graph verläuft dort ganz unterhalb- oder ganz oberhalb der x-Achse.
- Man sucht den Flächeninhalt dieser einzelnen Fläche.
- Der Rechenweg steht unter bestimmtes Integral berechnen ↗
b) Teilflächen als Flächenbilanz
- Man berechnet das bestimmte Integral von a bis b:
- Das kleine a ist die linke Integrationsgrenze und b die rechte.
- Der Graph verläuft dort teilweise über und teilweise unter der x-Achse.
- Der Graph hat damit immer auch mindestens eine Nullstelle.
- Die Nullstellen sind die Grenzen zwischen den Teilflächen.
- Man sucht die sogenannten Bilanz aller Flächen des Graphen:
- Flächen über der x-Achse sollen positiv gerechnet werden.
- Flächen unter der x-Achse sollen negativ gerechnet werden.
- Positive und negative Flächen gleichen sich also gegenseitig aus.
- Ein Integral berechnet automatisch immer diese Flächenbilanz.
- Siehe dazu unter Flächenbilanz berechnen ↗
c) Teilflächen als Flächenbetrag
- Man muss Teilflächen einzeln berechnen:
- Das kleine a ist die linke Integrationsgrenze und b die rechte.
- Der Graph verläuft dort teilweise über und teilweise unter der x-Achse.
- Der Graph hat damit immer auch mindestens eine Nullstelle.
- Die Nullstellen sind die Grenzen zwischen den Teilflächen.
- Man sucht die tatsächliche größe aller Flächen als eine positive Zahl.
- Alle Flächen - auch solche unterhalb der x-Achse - gelten als positiv.
- Fächen oberhalb und unterhalb der x-Achse werden einzeln berechnet.
- Siehe unter Flächenbetrag berechnen ↗
d) Unendliche Flächen als uneigentliches Integral
- Der Graph von f(x) verläuft irgendwo auch asymtpotisch.
- Das heißt: er nähert sich einer Geraden immer mehr an.
- Dadurch können unendliche lange Flächenstücke entstehen.
- Siehe dazu unter uneigentliches Integral ↗
Herleitung: Säulenmethode
Alle Methoden der Integralrechnung beruhen letzten Endes auf der Einteilung der Fläche in viele - unendlich viele - schmale senkrechte Säulen, man spricht auch von der Säulenmethode. Zur praktischen Berechnung ist die Säulenmethode meist nicht nötig. Man verwendet vereinfachte Aufleitungsregeln. Zum Grundgedanken der Integralrechnung siehe unter Säulenmethode ↗