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Aufgabe: Intergral mithilfe einer Stammfunktion berechnen

j) \( \int \limits_{-1}^{5}\left(\frac{x^{3}}{4}-\frac{x^{2}}{3}+\frac{1}{5}\right) d x \)
k) \( \int \limits_{1}^{2}\left(\frac{x}{2}+\frac{1}{x^{2}}\right) d x \)


Problem/Ansatz: Kann mir jemand bei den Aufgaben vielleicht helfen?

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j)

f(x) = 1/4·x^3 - 1/3·x^2 + 1/5

F(x) = 1/16·x^4 - 1/9·x^3 + 1/5·x

∫ (-1 bis 5) f(x) dx = F(5) - F(-1) = (3769/144) - (- 19/720) = 131/5 = 26.2


k)

f(x) = 1/2·x + x^(-2)

F(x) = 1/4·x^2 - x^(-1)

∫ (1 bis 2) f(x) dx = F(2) - F(1) = (1/2) - (- 3/4) = 5/4 = 1.25

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Aloha :)

Wenn du eine Potenz \(x^n\) ableitest, multiplizierst du zuerst mit dem Exponenten und verminderst ihn danach um Eins:$$x^n\stackrel{(\text{ableiten})}{\to} n\cdot x^{n-1}$$Beim Integrieren musst du das Gegenteil in umgekehrter Reihenfolge tun, also zuerst den Exponenten um Eins erhöhen und danach durch den neuen(!) Exponenten dividieren:$$x^n\stackrel{(\text{integrieren})}{\to} \frac{x^{n+1}}{n+1}$$

Bei deinen beiden Beispielen sieht das dann so aus:

$$I_j=\int\limits_{-1}^5\left(\frac{x^3}{4}-\frac{x^2}{3}+\frac15\right)dx=\int\limits_{-1}^5\left(\frac14\cdot x^{\pink3}-\frac13\cdot x^{\green2}+\frac15\cdot x^{\blue0}\right)dx$$$$\phantom{I_j}=\left[\frac14\cdot \frac{x^{\pink4}}{\pink4}-\frac13\cdot \frac{x^{\green3}}{\green3}+\frac15\cdot \frac{x^{\blue1}}{\blue1}\right]_{-1}^5=\left[\frac{x^4}{16}-\frac{x^3}{9}+\frac{x}{5}\right]_{-1}^5$$$$\phantom{I_j}=\left(\frac{5^4}{16}-\frac{5^3}{9}+\frac{5}{5}\right)-\left(\frac{(-1)^4}{16}-\frac{(-1)^3}{9}+\frac{(-1)}{5}\right)$$$$\phantom{I_j}=\left(\frac{625}{16}-\frac{125}{9}+\frac55\right)-\left(\frac{1}{16}+\frac{1}{9}-\frac{1}{5}\right)=\frac{625}{16}-\frac{1}{16}-\frac{125}{9}-\frac{1}{9}+\frac55+\frac{1}{5}$$$$\phantom{I_j}=\frac{624}{16}-\frac{126}{9}+\frac65=39-14+\frac65=\frac{131}{5}$$


$$I_k=\int\limits_1^2\left(\frac{x}{2}+\frac{1}{x^2}\right)dx=\int\limits_1^2\left(\frac12\cdot x^{\pink1}+x^{\green{-2}}\right)dx=\left[\frac12\cdot \frac{x^{\pink2}}{2}+\frac{x^{\green{-1}}}{\green{-1}}\right]_1^2=\left[\frac{x^2}{4}-\frac1x\right]_1^2$$$$\phantom{I_k}=\left(\frac{2^2}{4}-\frac12\right)-\left(\frac{1^2}{4}-\frac11\right)=1-\frac12-\frac14+1=2-\frac34=\frac54$$

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