Mathematik Abitur
Zum Begriff

Definition:
Es sei f eine im Intervall definierte Funktion, die in jedem abgeschlossenen Teilintervall von einen kleinsten und einen größten Funktionswert besitzt.
Haben die beiden Folgen und einen gemeinsamen Grenzwert, so heißt dieser gemeinsame Grenzwert das bestimmte Integral der Funktion f im Intervall .
In Kurzform:

(gesprochen: Integral über f(x) dx von a bis b)

Dabei bezeichnet man

Das Integralzeichen kann nie allein mit einer Funktion stehen. Zu jedem Integralzeichen gehört auch die Angabe eines Differenzials, das die Integrationvariable festlegt. Meist wird x als Variable verwendet. Ersetzt man aber das x im Integranden und im Differenzial durch ein und dieselbe andere Variable, so ist das für das bestimmte Integral ohne Bedeutung. Die durch das bestimmte Integral eindeutig gegebene Zahl wird dadurch nicht verändert. Es gilt:

Beispiel:
Es ist das bestimmte Integral zu berechnen (Bild 1).
Die Funktion f mit der Gleichung ist stetig und hat damit in jedem abgeschlossenen Teilintervall einen kleinsten und einen größten Funktionswert. Wir wenden die obige Definition des bestimmten Integrals an.

(1) Zerlegen des Intervalls in n gleich lange Teilintervalle der Länge

(2) Bilden der Summen
( das i-te Teilintervall ist )

Für die Summen der ersten k Kubikzahlen gilt: . Damit folgt:

(3) Berechnen der Grenzwerte:




Da , gilt .

Das bestimmte Integral kann geometrisch als Inhalt A der Fläche gedeutet werden, die vom Graphen der Funktion f, der x-Achse und den Geraden x = a und x = b begrenzt wird (interaktives Rechenbeispiel)

Monotonie und Stetigkeit des Integranden im Intervall sichern die Existenz des bestimmten Integrals über diesem Intervall, d.h., Monotonie und Stetigkeit sind hinreichende Bedingungen für die Integrierbarkeit einer Funktion. Sie sind aber nicht notwendig: Es gibt Funktionen, die integrierbar, aber nicht monoton, nicht stetig oder weder monoton noch stetig sind.

Existiert das bestimmte Integral im Intervall [a; b], so wird festgelegt:


Beispiele:
a) b)

Die Berechnung von Ober- und Untersummen kann sehr gut mithilfe einer Tabellenkalkulation erfolgen.
Ein entsprechendes Beispiel lässt sich mit MS Excel oder Open Office öffnen und bearbeiten.

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