lager:mathe:integral:konstante_c
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lager:mathe:integral:konstante_c [23.03.2020 16:53] – angelegt richard | lager:mathe:integral:konstante_c [04.02.2025 12:10] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1 | ||
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===== Erklärung des Problems ===== | ===== Erklärung des Problems ===== | ||
- | Bei der Bestimmung der Stammfunktion erstehen unendlich viele Stammfunktionen, | + | Bei der Bestimmung der Stammfunktion erstehen unendlich viele Stammfunktionen, |
- | {{: | + | |
+ | $\int f(x) dx = F(x) +C$ | ||
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+ | Für C kann jede beliebige Zahl aus **R** eingesetzt werden. | ||
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+ | Wie kann man nun eine bestimmte Stammfunktion ermitteln? | ||
+ | |||
+ | ===== Lösungsansatz ===== | ||
+ | Betrachtet man eine beliebige integrierbare Funktion f(x), dann kann man die dazugehörende Stammfunktionen F(x) durch das unbestimmte Integral bestimmen.\\ | ||
+ | {{: | ||
+ | (grüne Kurve: $f(x)=0, | ||
+ | |||
+ | Zur besseren Verdeutlichung wurde ein Integral von a=0 bis b=2,5 (rosa hinterlegt) eingezeichnet. Die entsprechenden Flächen sind oberhalb abzulesen (Für das Intervall [0;2,5] → 6,283) | ||
+ | Dabei ist zunächst C=0 wie man am Durchlauf der roten Kurve durch den Ursprung (0;0) erkennt. | ||
+ | Durch Verändern der linke unteren Integrationsgrenze (a=0) auf den Wert a=0.6 (willkürlich). | ||
+ | Hierdurch verschiebt sich die Kurve der Stammfunktion F(x) um genau den Wert 1,314 nach Unten (vgl. y-Achsenabschnitt von F(x)= -1,314 und damit Integrationskonstante C = -1,314 mit dem Wert der Fläche im Intervall [0; | ||
+ | Es ergibt sich also exakt der Wert der Fläche im Intervall [0;a=0,6] als neuer negativer y-Achsenabschnitt bzw. C bei der Stammfunktion F(x). s. orange Markierung in der nächsten Abbildung: | ||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Wie man an der gestrichelten Kurve (ursprünglichen Stammfunktion) sieht, ist die Form der Stammfunktion nicht verändert, sondern nur die Lage. | ||
+ | Man kann auch umgekehrt über die Verschiebung der Stammfunktion die Integrationskonstante C ermitteln. | ||
+ | |||
+ | ===== Aufgabenstellung ===== | ||
+ | Gegeben ist ein Punkt $ P(x_P, y_P)$, durch den die Stammfunktion laufen soll. Gesucht ist nun die Integrationskonstante C, die dies ermöglicht. | ||
+ | Durch folgenden Ansatz kann C ermittelt werden. | ||
+ | |||
+ | Ansatz:\\ | ||
+ | $F(x_P) +C = y_P$\\ | ||
+ | (Einsetzen des Punktes P in die Stammfunktion) | ||
+ | |||
+ | Anschliessend wird nach C aufgelöst. | ||
+ | |||
+ | ==== Beispiel: | ||
+ | Gegeben: $f(x)=- 3 x^2 + 4 x + 5$ | ||
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+ | Gesucht: Berechnen Sie die Integrationskonstante C der Stammfunktion F(x), damit F(x) durch den Punkt P(1|4) verläuft. | ||
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+ | Ansatz:\\ | ||
+ | 1. Zunächst wird die Stammfunktion F(x) nach den bekannten Integrationsregeln bestimmt: | ||
+ | $F(x)= - x^3+2x^2+5x+C$ | ||
+ | |||
+ | 2. Koordinaten von P in F(x) einsetzen, dann nach C auflösen: | ||
+ | $F(1)+C = 4$\\ | ||
+ | $\Leftrightarrow F(1) = - (1)^3 + 2 \cdot (1)^2 + 5 \cdot (1)+C = 4$\\ | ||
+ | $\Leftrightarrow C = 4 + 1 - 2 -5 = -2$ | ||
+ | |||
+ | 3. Ergebnis: | ||
+ | $F(x)= - x^3+2x^2+5x \boldsymbol{-2}$ | ||
lager/mathe/integral/konstante_c.1584982383.txt.gz · Zuletzt geändert: 04.02.2025 12:10 (Externe Bearbeitung)