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Fläche unter einer Kurve mit Rechtecken

Das bestimmte Integral einer stetigen, positiven Funktion zwischen zwei Grenzen ist der Flächeninhalt unter ihrem Graphen. Man kann diese Fläche durch die Summe schmaler Rechtecke abschätzen, und je schmaler die Rechtecke sind, desto genauer wird die Schätzung.

Auf dem Bild

  1. Der Graph von f: eine stetige, positive Funktion
  2. Ein Rechteck: Seine Höhe ist der Funktionswert am linken Rand, sein Flächeninhalt also f(xᵢ) × Δx
  3. Ein blauer Streifen: die Lücke zwischen Rechteck und Kurve, also der Fehler der Schätzung
  4. Die Grundseite des Rechtecks: seine Breite Δx = (b − a) / n

Beispiele

  • Die zurückgelegte Strecke eines Autos aus seinem Geschwindigkeitsdiagramm schätzen, indem man Geschwindigkeit × kurze Zeitabschnitte addiert
  • Die Wassermenge in einem Tank aus der Zuflussrate Minute für Minute schätzen

Quiz: Fläche unter einer Kurve mit Rechtecken (Alter 18)

  1. Was stellt das bestimmte Integral einer stetigen, positiven Funktion f zwischen a und b dar?

    • Den Flächeninhalt der Fläche unter der Kurve zwischen a und b
    • Die Steigung der Kurve an der Stelle b
    • Den größten Wert, den f zwischen a und b erreicht
  2. Du schätzt ein Integral, indem du n Rechtecke der Breite Δx = (b − a) / n addierst. Was passiert mit der Summe ihrer Flächen, wenn n wächst?

    • Sie nähert sich immer mehr dem Integral ∫ₐᵇ f(x) dx an
    • Sie wächst unbegrenzt, weil es immer mehr Rechtecke gibt
    • Sie bleibt für jedes n gleich, weil die Gesamtbreite immer b − a ist
  3. f ist eine steigende Funktion, und die Höhe jedes Rechtecks ist der Wert von f an seinem linken Rand. Was ergibt die Summe der Rechteckflächen?

    • Eine Unterschätzung der Fläche unter der Kurve
    • Genau die Fläche unter der Kurve
    • Eine Überschätzung der Fläche unter der Kurve

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Mathematik, Alter 18