Analysis Beispiele

$f (x) = 1 - x^{2}$ ; $[0, 3]$

Schritt 1

Löse durch Einsetzen (Substitution), um den Schnittpunkt von beiden Kurven zu ermitteln.

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Schritt 1.1

Eliminiere die beiden gleichen Seiten jeder Gleichung und vereine.

$1 - x^{2} = 0$

Schritt 1.2

Löse $1 - x^{2} = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 1.2.1

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- x^{2} = - 1$

Schritt 1.2.2

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 1$ durch $- 1$ und vereinfache.

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Schritt 1.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 1$ durch $- 1$ .

$\frac{- x^{2}}{- 1} = \frac{- 1}{- 1}$

Schritt 1.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 1.2.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

$\frac{x^{2}}{1} = \frac{- 1}{- 1}$

Schritt 1.2.2.2.2

Dividiere $x^{2}$ durch $1$ .

$x^{2} = \frac{- 1}{- 1}$

Schritt 1.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 1.2.2.3.1

Dividiere $- 1$ durch $- 1$ .

$x^{2} = 1$

Schritt 1.2.3

Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

$x = \pm \sqrt{1}$

Schritt 1.2.4

Jede Wurzel von $1$ ist $1$ .

$x = \pm 1$

Schritt 1.2.5

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

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Schritt 1.2.5.1

Verwende zunächst den positiven Wert des $\pm$ , um die erste Lösung zu finden.

$x = 1$

Schritt 1.2.5.2

Als Nächstes verwende den negativen Wert von $\pm$ , um die zweite Lösung zu finden.

$x = - 1$

Schritt 1.2.5.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

$x = 1, - 1$

Schritt 1.3

Ersetze $x$ durch $1$ .

$y = 0$

Schritt 1.4

Die Lösung des Systems ist der vollständige Satz geordneter Paare, die gültige Lösungen sind.

$(1, 0)$

$(- 1, 0)$

$(1, 0)$

$(- 1, 0)$

Schritt 2

Stelle $1$ und $- x^{2}$ um.

$y = - x^{2} + 1$

Schritt 3

Die Fläche des Bereichs zwischen den Kurven ist definiert als das Integral der oberen Kurve minus dem Integral der unteren Kurve in jedem Abschnitt. Die Abschnitte werden durch die Schnittpunkte der Kurven bestimmt. Dies kann algebraisch oder graphisch erfolgen.

$A r e a = \int_{0}^{1} - x^{2} + 1 d x - \int_{0}^{1} 0 d x$

Schritt 4

Integriere, um die Fläche zwischen $0$ und $1$ zu ermitteln.

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Schritt 4.1

Kombiniere die Integrale zu einem einzigen Integral.

$\int_{0}^{1} - x^{2} + 1 - (0) d x$

Schritt 4.2

Subtrahiere $0$ von $- x^{2} + 1$ .

$\int_{0}^{1} - x^{2} + 1 d x$

Schritt 4.3

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\int_{0}^{1} - x^{2} d x + \int_{0}^{1} d x$

Schritt 4.4

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $- 1$ aus dem Integral.

$- \int_{0}^{1} x^{2} d x + \int_{0}^{1} d x$

Schritt 4.5

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $x^{2}$ nach $x$ gleich $\frac{1}{3} x^{3}$ .

$- (\frac{1}{3} x^{3}]_{0}^{1}) + \int_{0}^{1} d x$

Schritt 4.6

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $x^{3}$ .

$- (\frac{x^{3}}{3}]_{0}^{1}) + \int_{0}^{1} d x$

Schritt 4.7

Wende die Konstantenregel an.

$- (\frac{x^{3}}{3}]_{0}^{1}) + x]_{0}^{1}$

Schritt 4.8

Substituiere und vereinfache.

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Schritt 4.8.1

Berechne $\frac{x^{3}}{3}$ bei $1$ und $0$ .

$- ((\frac{1^{3}}{3}) - \frac{0^{3}}{3}) + x]_{0}^{1}$

Schritt 4.8.2

Berechne $x$ bei $1$ und $0$ .

$- (\frac{1^{3}}{3} - \frac{0^{3}}{3}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3

Vereinfache.

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Schritt 4.8.3.1

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$- (\frac{1}{3} - \frac{0^{3}}{3}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.2

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$- (\frac{1}{3} - \frac{0}{3}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.3

Kürze den gemeinsamen Teiler von $0$ und $3$ .

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Schritt 4.8.3.3.1

Faktorisiere $3$ aus $0$ heraus.

$- (\frac{1}{3} - \frac{3 (0)}{3}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.3.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 4.8.3.3.2.1

Faktorisiere $3$ aus $3$ heraus.

$- (\frac{1}{3} - \frac{3 \cdot 0}{3 \cdot 1}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.3.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$- (\frac{1}{3} - \frac{3 \cdot 0}{3 \cdot 1}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.3.2.3

Forme den Ausdruck um.

$- (\frac{1}{3} - \frac{0}{1}) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.3.2.4

Dividiere $0$ durch $1$ .

$- (\frac{1}{3} - 0) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $0$ .

$- (\frac{1}{3} + 0) + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.5

Addiere $\frac{1}{3}$ und $0$ .

$- \frac{1}{3} + 1 + 0$

Schritt 4.8.3.6

Addiere $1$ und $0$ .

$- \frac{1}{3} + 1$

Schritt 4.8.3.7

Schreibe $1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.

$- \frac{1}{3} + \frac{3}{3}$

Schritt 4.8.3.8

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{- 1 + 3}{3}$

Schritt 4.8.3.9

Addiere $- 1$ und $3$ .

$\frac{2}{3}$

Schritt 5

$A r e a = \int_{1}^{3} 0 d x - \int_{1}^{3} - x^{2} + 1 d x$

Schritt 6

Integriere, um die Fläche zwischen $1$ und $3$ zu ermitteln.

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Schritt 6.1

Kombiniere die Integrale zu einem einzigen Integral.

$\int_{1}^{3} 0 - (- x^{2} + 1) d x$

Schritt 6.2

Subtrahiere $- x^{2} + 1$ von $0$ .

$\int_{1}^{3} - (- x^{2} + 1) d x$

Schritt 6.3

Wende das Distributivgesetz an.

$\int_{1}^{3} x^{2} - 1 \cdot 1 d x$

Schritt 6.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$\int_{1}^{3} x^{2} - 1 d x$

Schritt 6.5

Zerlege das einzelne Integral in mehrere Integrale.

$\int_{1}^{3} x^{2} d x + \int_{1}^{3} - 1 d x$

Schritt 6.6

Gemäß der Potenzregel ist das Integral von $x^{2}$ nach $x$ gleich $\frac{1}{3} x^{3}$ .

$\frac{1}{3} x^{3}]_{1}^{3} + \int_{1}^{3} - 1 d x$

Schritt 6.7

Wende die Konstantenregel an.

$\frac{1}{3} x^{3}]_{1}^{3} + - x]_{1}^{3}$

Schritt 6.8

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 6.8.1

Kombiniere $\frac{1}{3} x^{3}]_{1}^{3}$ und $- x]_{1}^{3}$ .

$\frac{1}{3} x^{3} - x]_{1}^{3}$

Schritt 6.8.2

Substituiere und vereinfache.

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Schritt 6.8.2.1

Berechne $\frac{1}{3} x^{3} - x$ bei $3$ und $1$ .

$(\frac{1}{3} \cdot 3^{3} - 1 \cdot 3) - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2

Vereinfache.

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Schritt 6.8.2.2.1

Potenziere $3$ mit $3$ .

$\frac{1}{3} \cdot 27 - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.2

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $27$ .

$\frac{27}{3} - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.3

Kürze den gemeinsamen Teiler von $27$ und $3$ .

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Schritt 6.8.2.2.3.1

Faktorisiere $3$ aus $27$ heraus.

$\frac{3 \cdot 9}{3} - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.3.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 6.8.2.2.3.2.1

Faktorisiere $3$ aus $3$ heraus.

$\frac{3 \cdot 9}{3 (1)} - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.3.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{3 \cdot 9}{3 \cdot 1} - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.3.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{9}{1} - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.3.2.4

Dividiere $9$ durch $1$ .

$9 - 1 \cdot 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $3$ .

$9 - 3 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.5

Subtrahiere $3$ von $9$ .

$6 - (\frac{1}{3} \cdot 1^{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.6

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$6 - (\frac{1}{3} \cdot 1 - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.7

Mutltipliziere $\frac{1}{3}$ mit $1$ .

$6 - (\frac{1}{3} - 1 \cdot 1)$

Schritt 6.8.2.2.8

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$6 - (\frac{1}{3} - 1)$

Schritt 6.8.2.2.9

Um $- 1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{3}{3}$ .

$6 - (\frac{1}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3})$

Schritt 6.8.2.2.10

Kombiniere $- 1$ und $\frac{3}{3}$ .

$6 - (\frac{1}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3})$

Schritt 6.8.2.2.11

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$6 - \frac{1 - 1 \cdot 3}{3}$

Schritt 6.8.2.2.12

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 6.8.2.2.12.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $3$ .

$6 - \frac{1 - 3}{3}$

Schritt 6.8.2.2.12.2

Subtrahiere $3$ von $1$ .

$6 - \frac{- 2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.13

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$6 - - \frac{2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.14

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$6 + 1 (\frac{2}{3})$

Schritt 6.8.2.2.15

Mutltipliziere $\frac{2}{3}$ mit $1$ .

$6 + \frac{2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.16

Um $6$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{3}{3}$ .

$6 \cdot \frac{3}{3} + \frac{2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.17

Kombiniere $6$ und $\frac{3}{3}$ .

$\frac{6 \cdot 3}{3} + \frac{2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.18

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{6 \cdot 3 + 2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.19

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 6.8.2.2.19.1

Mutltipliziere $6$ mit $3$ .

$\frac{18 + 2}{3}$

Schritt 6.8.2.2.19.2

Addiere $18$ und $2$ .

$\frac{20}{3}$

Schritt 7

Addiere die Flächen $\frac{2}{3} + \frac{20}{3}$ .

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Schritt 7.1

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{2 + 20}{3}$

Schritt 7.2

Addiere $2$ und $20$ .

$\frac{22}{3}$

Schritt 8