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lager:mathe:integral:konstante_c

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lager:mathe:integral:konstante_c [23.03.2020 17:53] – angelegt richardlager:mathe:integral:konstante_c [03.04.2020 09:57] (aktuell) richard
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 ===== Erklärung des Problems ===== ===== Erklärung des Problems =====
-Bei der Bestimmung der Stammfunktion erstehen unendlich viele Stammfunktionen, die durch eine Kons +Bei der Bestimmung der Stammfunktion erstehen unendlich viele Stammfunktionen, die durch eine Konstante C zum Ausdruck kommen. 
-{{:lager:mathe:integral:h2-07_integralrechnung_schnittflaechen_beispiel.png?400|}}+ 
 +$\int f(x) dx = F(x) +C$ 
 + 
 +Für C kann jede beliebige Zahl aus **R** eingesetzt werden. 
 + 
 +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.\\ 
 +{{:lager:mathe:integral:skizze-konstante-durch-punkt-bestimmen01.png?600|}}\\ 
 +(grüne Kurve: $f(x)=0,5x^5 - 4x^3 + 8x$ rote Kurve:$F(x) = \frac{1}{12} x^6 – x^4 + 4 x^2+C$ 
 + 
 +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;0,6]=1,314). 
 +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:\\ 
 +{{:lager:mathe:integral:skizze-konstante-durch-punkt-bestimmen02.png?600|}} 
 + 
 +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: $f(x)=- 3 x^2 + 4 x + 5$ 
 + 
 +Gesucht: Berechnen Sie die Integrationskonstante C der Stammfunktion F(x), damit F(x) durch den Punkt P(1|4) verläuft. 
 + 
 +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: 23.03.2020 17:53 von richard

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