0.0.1 ↑ 14. Hausaufgabe
0.0.1.1 ↑ Analysis-Buch Seite 37, Aufgabe 32
\mathrm{f}(x) := \begin{cases} {} \frac{1}{2}x + \frac{1}{2} & \text{f"ur } x \in \left[0, 3\right]; \\ {} -x + 5 & \text{f"ur } x \in \left]3, 4\right]; \end{cases}
⇒ \mathrm{F}(x) = \begin{cases} {} \frac{1}{4}x^2 + \frac{1}{2}x & \text{f"ur } x \in \left[0, 3\right]; \\ {} \frac{15}{4} & \text{f"ur } x = 3; \\ {} -\frac{1}{2}x^2 + 5x - \frac{27}{4} & \text{f"ur } x \in \left]3, 4\right]; \end{cases}
\renewcommand{\arraystretch}{1.5} \left.\begin{array}{l} {} \mathrm{F} \text{ stetig in } D_{\mathrm{f}}; \\ {} \left.\begin{array}{l} {} \lim\limits_{x \to 3-} \mathrm{F}'(x) = 2 \\ {} \lim\limits_{x \to 3+} \mathrm{F}'(x) = 2 {} \end{array}\right\} = {} \mathrm{F}'(3) = \mathrm{f}(x); \end{array}\right\} \Rightarrow \mathrm{F}' = \mathrm{f}';
Berechne
- a)
\int\limits_0^3 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \mathrm{F}(3) - \mathrm{F}(0) = \frac{15}{4};
- b)
\int\limits_3^4 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \mathrm{F}(4) - \mathrm{F}(3) = \frac{3}{2};
- c)
\int\limits_0^4 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \mathrm{F}(4) - \mathrm{F}(0) = \int\limits_0^3 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x + \int\limits_3^4 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \mathrm{F}(3) - \mathrm{F}(0) + \mathrm{F}(4) - \mathrm{F}(3) = \mathrm{F}(4) - \mathrm{F}(0) = \frac{21}{4};
0.0.1.2 ↑ Analysis-Buch Seite 37, Aufgabe 34
\mathrm{f}(x) := \sqrt{4 - x^2}; \quad D_{\mathrm{f}} = \left[-2, 2\right];
- a)
Zeige, dass für (x_0, y_0) \in G_{\mathrm{f}} gilt: x_0^2 + y_0^2 = 4;
x_0^2 + y_0^2 = x_0^2 + \mathrm{f}(x_0) = x_0^2 + 4 - x_0^2 = 4;
Was folgt daraus für die Form von G_{\mathrm{f}}?
\mathrm{f} beschreibt einen Halbkreis mit Radius r = \sqrt{4} = 2.
- b)
Berechne mit Holfe geometrischer Überlegungen
\int\limits_{-2}^{+2} \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \frac{\pi r^2}{2} = 2\pi;
\int\limits_0^{+2} \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \frac{\pi r^2}{4} = \pi;
\int\limits_0^1 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = r^2 \frac{\alpha}{2} + \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot \mathrm{f}(1) = \frac{1}{2}\left(\frac{\pi}{2} - \operatorname{arctan} \frac{\mathrm{f}(1)}{1}\right) \, r^2 + \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{3}}{2} r^2 + \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\pi}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2};
\int\limits_1^2 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \int\limits_0^{+2} \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x - \int\limits_0^1 \mathrm{f}(x) \,\mathrm{d}x = \pi - \frac{\pi}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{2}{3}\pi - \frac{\sqrt{3}}{2};
0.0.1.3 ↑ Analysis-Buch Seite 37, Aufgabe 35
Berechne \int\limits_0^2 \sqrt{9 - x^2} \,\mathrm{d}x, indem du den Kreis x^2 + y^2 = 9 betrachtest.
r = \sqrt{9} = 3;
\int\limits_0^2 \sqrt{9 - x^2} \,\mathrm{d}x = r^2 \frac{\alpha}{2} + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot \mathrm{f}(2) = \frac{1}{2}\left(\frac{\pi}{2} - \operatorname{arctan} \frac{\mathrm{f}(2)}{2}\right) \, r^2 + \sqrt{5} \approx 5{,}52;