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Uneigentliches Integral erster Art

Anleitung

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Basiswissen


Der Graph einer Funktion nähert sich asymptotisch einer waagrechten Linie immer mehr an. Dadurch entstehen gedacht unendlich lange Flächen parallel zur x-Achse. Der Flächeninhalt kann dennoch oft exakt berechnet werden. Das ist hier kurz erklärt.

Was meint uneigentliches Integral?


  • Ein Integralwert kann immer als Flächeninhalt gedeutet werden.
  • Es geht dabei um die Fläche zwischen f(x) und der x-Achse.
  • Es kann jetzt sein, dass die Fläche in einer Richtung unbegrenzt ist.
  • Dann spricht man von einem uneigentlichen Integral
  • Es kann sein, dass der Funktionswert gegen plus oder minus unendlich geht.
  • Es kann aber auch sein, dass er sich für x gegen plus oder minus unendlich ...
  • asymptotische einem y-Wert annähert.
  • Das sind zwei unterschiedliche Fälle.

Was meint "erster Art"?


  • Bei der ersten Art will man als Integrationsrand ...
  • plus oder minus unendlich einsetzen.

Was wäre ein Beispiel?


  • Was wäre ihre Fläche unter der Kurve von 1 bis plus unendlich?
  • Richtung plus unendlich nähert sich der Graph der x-Achse an.
  • Aber er erreicht sie niemals. Wie geht man damit um?

Wie löst man so etwas?


  • Man setzt für den unendlichen Rand eine Konstante wie y ein.
  • Man bestimmt die Stammfunktion ganz normal ...
  • und setzt am Ende die Integrationsgrenzen ein.
  • Ganz am Ende lässt man y gegen unendlich laufen.
  • Wenn dann ein Wert herauskommt, ist das das Integral.

Wie sieht die Beispielrechnung aus?


  • Nehmen wir f(x)=1:x²
  • Die Grenzen sollen 1 und plus unendlich sein.
  • Für plus unendlich setzt man gleich aber y ein.
  • Die Stammfunktion gibt F(x)=-1/x
  • Integrationsgrenzen einsetzen:
  • Integralwert = -1(y)-(-1/1)
  • Jetzt lässt man y gegen unendlich laufen.
  • Der Integralwert wird dann zu 0-(-1) = 1.