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Aufgabe:

c) f(x) x^3-x von Kurve und x-Achse im 4. Quadranten eingeschlossene Fläche

d) f(x)x^3-x Fläche zwischen Kurve und x-Achse über dem Intervall [0;2]



Problem/Ansatz:

Weiß leider nicht wie ich hier bei der Aufgabenstellung vorgehen muss

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Aloha :)

Um ein Gefühl für die Aufgabe zu kriegen, schauen wir uns den Graphen der Funktion an:

~plot~ x^3-x ; [[0|2,2|-1|8]] ~plot~

zu a) Im ersten Teil sollen wir die Fläche im 4-ten Quadranten bestimmen. Dazu brauchen wir die Nullstellen:$$f(x)=x^3-x=x(x^2-1)=x(x-1)(x+1)$$Die Funktion hat die Nullstellen bei \(-1\), \(0\) und \(+1\). Im 4-ten Quadranten ist \(x\ge 0\) und \(y\le 0\). Für \(x\ge0\) sind die Faktoren \(x\) und \(x+1\) ebenfalls \(\ge0\). Damit die Funktion negativ ist, muss also \((x-1)<0\) sein, also \(x<1\). Die gesuchte Fläche ist also:

$$F_a=\left|\int\limits_0^1f(x)\,dx\right|=\left|\int\limits_0^1\left(x^3-x\right)\,dx\right|=\left|\left[\frac{x^4}{4}-\frac{x^2}{2}\right]_0^1\right|=\left|\frac14-\frac12\right|=\frac14$$

zu b) Nun müssen wir zusätzlich zu der Fläche aus Teil (a) noch die Fläche zwischen \(x=1\) und \(x=2\) addieren:$$F_b=F_a+\int\limits_1^2\left(x^3-x\right)dx=\frac14+\left[\frac{x^4}{4}-\frac{x^2}{2}\right]_1^2=\frac14+\left(\frac{16}{4}-\frac42\right)-\left(\frac14-\frac12\right)=\frac52$$

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c) Nullstellen: x=0; x=±1

\( \int\limits_{-1}^{0} \) (x3-x) dx=\( \frac{1}{4} \)

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c) f(x)= \( x^{3} \)-x von Kurve und x-Achse im 4. Quadranten eingeschlossene Fläche

Nullstellen:

x*(x^2-1)=0

x₁=0

x^2-1=0

x₂=1

x₃=-1

Extrema: f´(x)=0

f´(x)=3x^2-1

3x^2-1=0

x^2=\( \frac{1}{3} \)

x₁=\( \frac{1}{3} \)*\( \sqrt{3} \) → f(\( \frac{1}{3} \)*\( \sqrt{3} \))=-0,38 

Dieser Extremwert liegt nun im 4.Quadranten:

\( A=\int \limits_{0}^{1}\left(x^{3}-x\right) \cdot d x=\left[\frac{1}{4} x^{4}-\frac{1}{2} x^{2}\right]_{0}^{1}=\left[\frac{1}{4} \cdot 1^{4}-\frac{1}{2} \cdot 1^{2}\right]-\left[\frac{1}{4} \cdot 0^{4}-\frac{1}{2} \cdot 0^{2}\right]=-\frac{1}{4} \)
Da es keine negativen Flächen gibt, gilt \( A=\left|-\frac{1}{4}\right|=0,25 F E \)

Unbenannt3.PNG




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