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Integrieren ist "Aufleiten"

Wenn zum Beispiel eine Funktion gegeben ist, dann ist es mit den Ableitungsregeln aus der 11ten Klasse (siehe Regeln und Übungen) ein Leichtes, die Ableitungsfunktion zu berechnen. Genauso ist es einfach, durch weiteres Ableiten die Funktionen und zu erhalten. Aber kann man auch berechnen, wenn nur die erste Ableitungsfunktion gegeben ist? Kann man "aufleiten"? Im Prinzip ja, sagen die Mathematiker, sie nennen das allerdings nicht aufleiten, sondern integrieren. Um eine Funktion zu integrieren muss das Ableiten also "umgedreht" werden. Das ist gar nicht so schwer:

Aufgabe 1: Eine leichte Übung zu Beginn

Gegeben sind die Ableitungsfunktionen , und . Wie lauten die Gleichungen der Funktionen , und dazu?

Haben Sie es gewusst? Gratuliere, dann haben Sie das erste mal in Ihrem Leben erfolgreich integriert.

Aufgabe 2: Nun wird es schwerer

Wir integrieren die Ergebnisse von oben noch einmal: Gegeben sind die Ableitungsfunktionen , und Wie lauten die Gleichungen der Funktionen , und ? Ein Tipp: Wenn Sie Ihr Ergebnis wieder ableiten und es kommen oben stehende Funktionen dabei heraus, dann haben sie alles richtig gemacht.

Wie schreibt man das auf?

Wenn man eine Funktionsgleichung ableitet, dann schreibt man einfach einen Strich hinter ihren Namen und erhält die Ableitungsfunktion . Die Schreibweise beim Integrieren ist etwas komplizierter: oder Wenn man die Namen der Funktionen durch ihre Terme ersetzt, dann könnte das so aussehen: ist , dann gilt Eigentlich schreiben die Mathematiker noch ein dahinter, aber dazu kommen wir später. Was die Symbole und bedeuten, wird auch später geklärt. heißt Integralzeichen und nennt man Differential. Die Funktion, die man beim Integrieren herausbekommt, nennt man eine Stammfunktion. ist also eine Stammfunktion von und ist eine Stammfunktion von . Für die Bezeichnung von Stammfunktionen verwendet man gerne große Buchstaben.

Integrationsregeln

Wie für das Ableiten von Funktionsgleichungen gibt es auch für das Integrieren Rechenregeln. Die einfachsten Regeln heißen auch genau so wie in der Differentialrechnung:
  • Potenzregel
  • Faktorregel
  • Summenregel

Aufgabe 3: Finden Sie die Potenzregel der Integralrechnung

Sie kennen aus der Differentialrechnung die Potenzregel: Wenn , dann ist . Wie lautet die Potenzregel der Integralrechnung? Wenn Sie die Lösungen für Aufgabe 2 gefunden haben, dann müssen Sie die Regel, dei Sei dabei verwendet haben, nur noch allgemein aufschreiben, also gegeben ist die Funktion . Wie lautet

Aufgabe 4: Finden Sie die Faktorregel der Integralrechnung

In der Differentialrechnung gilt die Faktorregel: Ist , dann ist Wie könnte die Faktorregel der Integralrechnung lauten?

Aufgabe 5: Finden Sie die Summenregel der Integralrechnung

In der Differentialrechnung gilt die Summenregel: ist , dann ist Wie könnte die Summenregel in er Integralrechnung lauten?

Im nächsten Kapitel kann man diese Regeln ein wenig üben.