Mathematik Abitur
Bestimmtes Integral als Funktion der oberen Grenze

Der Wert eines bestimmten Integrals hängt von der Integrandenfunktion und den Integrationsgrenzen ab. Bei gegebener Integrandenfunktion können sich Untersuchungen am bestimmten Integral auf die Überprüfung des Einflusses von Veränderungen der Integrationsgrenzen beschränken. Lässt man überdies bei der Berechnung von die untere Grenze a fest und verändert allein die obere Grenze b, so erhält man für jede Zahl b (b > a) eine eindeutig bestimmte Zahl.
Es entsteht eine Menge geordneter Paare , die eine Funktion ist.
Mit anderen Worten: Das bestimmte Integral ist bei fester unterer Grenze a eine Funktion der oberen Integrationsgrenze.
Da es üblich ist, das Argument einer Funktion mit x (statt hier mit b) zu bezeichnen, wählen wir für die Integrationsvariable eine andere Bezeichnung, z.B. t (statt x), und erhalten .
Definition:
Gegeben sei eine Funktion f. Die Funktion , die jedem x den Wert des Integrals zuordnet, heißt Integralfunktion von f mit der unteren Grenze a. Der Definitionsbereich der Integralfunktion ist die Menge aller x, für die das Integral existiert.
Man muss den Unterschied zwischen den Begriffen Integralfunktion und Integrandenfunktion beachten:
ist die Integralfunktion, f(t) die Integrandenfunktion (der Integrand).

Bildet man die Ableitung der Integralfunktion, so erhält man den Integranden. Die Integralfunktion ist also eine Stammfunktion des Integranden f.

Satz:
Für eine im Intervall [a; b] stetige Funktion f ist die Funktion mit eine Stammfunktion von f im Intervall [a; b].

Da die Menge aller Stammfunktionen einer gegebenen Funktion f das unbestimmte Integral dieser Funktion ist, stellt dieser Satz einen Zusammenhang ziwschen bestimmtem und unbestimmtem Integral her.

Beweis des Satzes:
Es seien f eine beliebige, im Intervall [a; b] stetige Funktion und die Funktion mit .

Nun gilt


Deshalb folgt für den obigen Differenzenquotienten:

Da f eine stetige Funktion ist, existieren im Intervall ein kleinster Funktionswert und ein größter Funktionswert . Nach der Definition des bestimmten Integrals gilt dann


Aus obiger Ungleichung folgt:
(*)
Da f stetig ist, gilt .

Somit ergibt sich aus der Ungleichung (*):



Zum gleichen Ergebnis gelangt man für den Fall h < 0.
Damit ist gezeigt:

w. z. b. w.

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