Telekolleg - Mathematik


5

Telekolleg - Integralrechnung Herleitung der Integralformel

Anhand von Graphen stellen wir weitere Überlegungen an und gelangen so zur Integralformel.

Stand: 12.11.2019 | Archiv

Fa(x) ist eine Stammfunktion der Randfunktion f(x).

Aus der vorhergehenden Lektion ist bekannt, Fa(x) ist eine Stammfunktion der Randfunktion f(x). Fa(x) unterscheidet sich von einer beliebigen Stammfunktion G(x) durch den Summanden c, Fa(x) = G(x) + c.

Die Graphen aller Stammfunktionen haben den gleichen Verlauf.

Wie die Grafik zeigt, haben die Graphen aller Stammfunktionen den gleichen Verlauf, sie sind nur um den Summanden c gegenüber der Integralfunktion Fa(x) senkrecht verschoben. Die Integralfunktion Fa(x) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie an der unteren Grenze a den Funktionswert 0 hat, Fa(a) = 0. Der Wert des gesuchten Flächeninhalts entspricht dann der Länge der Strecke b.

So lässt sich der unbekannte Summand c bestimmen.

Es gilt also für eine beliebige Stammfunktion G(x) an der Stelle x = a : Fa(a) = G(a) + c, und da Fa(a) = 0 gilt auch 0 = G(a) + c. So lässt sich der unbekannte Summand c bestimmen.

Der Funktionswert Fa(b) lässt sich aus der Differenz der Funktionswerte G(b) und G(a) berechnen.

Die Kenntnis von c ist aber nicht unbedingt nötig, um für x = b den Funktionswert Fa(b) zu bestimmen. Wie die Grafik zeigt, lässt sich der Funktionswert Fa(b) aus der Differenz der Funktionswerte G(b) und G(a) berechnen, Fa(b) = G(b) – G(a).

Integralformel

Die Integralformel

Da Fa(b) = ab f(t)dt , gilt also für die Integralfunktion ab f(t)dt = G(b) - G(a), wobei (a ≤ b). (Integralformel)


5