Analysis von Sinusfunktionen und Flächenberechnung

MathematicsTrigonometric Functions and CalculusMittelSTEM

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Die Funktion g ist für $-2 \le x \le 6$ gegeben durch $g(x) = -1,5 \sin(x) - 2$.

Ihr Schaubild ist $K_g$.

4.4 Bestimmen Sie die Koordinaten der Extrem- und Wendepunkte von $K_g$.

Zeichnen Sie $K_g$. (7 Punkte)

4.5 Die Parabel $y = -x^2 + \pi x - 2$ umschließt mit $K_g$ im Intervall $[0; \pi]$ eine Fläche.

Berechnen Sie den Inhalt dieser Fläche. (4 Punkte)

Animierte Videolösung

Die erste Hälfte ist kostenlos, die komplette Lösung gibt es in der App.

Schriftliche Lösung Schritt für Schritt

1
Schritt 1

In dieser Aufgabe beschäftigen wir uns mit der Funktion g von x sowie einer Parabel. Wir berechnen den Flächeninhalt zwischen ihren Graphen im Intervall von Null bis Pi.

Flächenberechnung zwischen Kurven

$$g(x) = -1,5 \sin(x) - 2$$
$$y = p(x) = -x^2 + \pi x - 2$$
2
Schritt 2

Um die eingeschlossene Fläche zu berechnen, nutzen wir das Integral über die Differenz der beiden Funktionen im Intervall von Null bis Pi.

Das Integral aufstellen

$$A = \int_{0}^{\pi} (p(x) - g(x)) \, dx$$
3
Schritt 3

Setzen wir die Funktionsterme ein. Wir nehmen die Differenz von der Parabel und der Sinusfunktion.

4
Schritt 4

Vereinfachen wir den Integranden, indem wir die Klammern auflösen. Die Konstante minus zwei und plus zwei heben sich auf.

5
Schritt 5

Nun suchen wir die Stammfunktion. Für minus x quadrat ist das minus ein Drittel x hoch drei. Für pi mal x erhalten wir ein halb pi mal x quadrat. Und die Stammfunktion von eins komma fünf sinus x ist minus eins komma fünf cosinus x.

$$F(x) = -\frac{1}{3}x^3 + \frac{\pi}{2}x^2 - 1,5 \cos(x)$$
6
Schritt 6

Wir wenden den Hauptsatz der Differenzial- und Integralrechnung an und setzen die Grenzen Null und Pi ein.

7
Schritt 7

Zuerst setzen wir die obere Grenze Pi ein.

Einsetzen der Grenzen

$$A = \left( -\frac{1}{3}\pi^3 + \frac{\pi}{2}(\pi)^2 - 1,5 \cos(\pi) \right) - \dots$$

Der Rest der Lösung ist auf Solvi

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