1. Flächenberechnungenmit Hilfe von Integralen
Die Summe der Flächen und
ergibt die gesamte gesuchte Fläche.
Abb. 1b.) Die Graphen und
derParabel
und der Tangente
mit bei x = 4 aufgeteiltem Flächenstück
Bei der lilafarbenen Fläche handelt es sich um die Fläche zwischen der Funktion
und der x-Achse. Der rechte Rand von
ist die senkrechte Gerade x = 4. (Bei x = 4 liegt die linke Nullstelle der Parabel.) Dies ist die obere Integrationsgrenze. Die untere Grenze ist die Nullstelle der Tangente x = 1,75. Um den Inhalt der Fläche
zu erhalten, können wir das Integral der Funktion
ausgehend von x = 1,75 der Nullstelle von
bis zur oberen Grenze x = 4 berechnen oder einfacher mit der Formel für den Flächeninhalt eines Dreiecks
arbeiten.
Bei der hellblauen Fläche handelt es sich um eine Fläche zwischen den beiden Funktionen
und
, wobei
die Fläche oben begrenzt. Den Inhalt der Fläche
bekommen wir, indem wir das Integral der oberen Funktion abzüglich der unteren Funktion, also das Integral von
bilden. Dabei ist die senkrechte Gerade x = 4 die untere Integrationsgrenze und x = 5,5 die x-Koordinate des Berührpunktes B die obere Grenze.
Die Summe der beiden Flächenstücke und
ergibt den gesuchten Flächeninhalt. Dafür müssen wir natürlich vorweg die Nullstelle der Tangente (d.h. den Wert x = 1,75), die x-Koordinate des Berührpunktes B von Tangente und Parabel (d.h. den Wert x = 5,5) sowie die kleinere Nullstelle der Parabel (d.h. den Wert x = 4) rechnerisch ermitteln.
2. Möglichkeit:
Durch den Berührpunkt B zeichnen wir eine Gerade, die parallel zur y-Achse verläuft. Beachte, dass der Berührpunkt B nicht mit dem Scheitel der Parabel zusammenfällt. Siehe dazu Abb. 1c!
Abb. 1c.) Die Graphen und
derParabel
und der Tangente
Die Fläche, die durch die beiden Graphen und die x-Achse begrenzt ist, ergibt sich aus der Differenz des rosa schraffierten Dreiecks und der schwarz schraffierten Fläche
zwischen Parabel und x-Achse.
Die zusätzlich eingezeichnete senkrechte Gerade durch den Punkt B schließt zusammen mit der Tangente und der x-Achse das dreieckige Flächenstück
ein (in Abb. 1c. rosa schraffiert). Den Flächeninhalt von
können wir entweder mit der Formel für den Flächeninhalt eines Dreiecks
ermitteln oder mittels Integralrechnung. Es handelt sich hierbei schließlich um die Fläche zwischen
und der x-Achse, ausgehend von x = 1,75 der Nullstelle von
bis zu x = 5,5 der x-Koordinate des Berührpunktes B. (Die Nullstelle der Tangente und die x-Koordinate des Punktes B – d.h. die Werte x = 1,75 und x = 5,5 – sind momentan nur der Zeichnung entnommen. Wir müssen sie noch ausrechnen.)