4.3
Betrachte eine Funktion über einem abgeschlossenen Intervall. Um die Fläche unter der Kurve zu approximieren, wird das Intervall in gleiche Unterintervalle unterteilt, die Rechtecke gleicher Breite bilden.
Wählen Sie einen beliebigen Punkt innerhalb des Teilintervalls aus und verwenden Sie dort den Funktionswert als Rechteckshöhe. Multipliziert man die Höhe mit der Breite, erhält man die Fläche dieses Rechtecks. Die Gesamtfläche unter der Kurve wird durch Summieren aller Rechtecke approximiert und wird als Riemannsche Summe bezeichnet.
Das definite Integral einer Funktion über einem gegebenen Intervall ist definiert als der Grenzwert ihrer Riemannschen Summe, wenn die Anzahl der Teilintervalle sich dem Unendlichen nähert und die Breite jedes Rechtecks infinitesimal klein wird, vorausgesetzt, dieser Grenzwert existiert.
Betrachten wir zum Beispiel ein Auto, das mit variabler Geschwindigkeit unterwegs ist. Teile die gesamte Reisezeit in gleiche Zeitintervalle.
In jedem Intervall wählen Sie einen beliebigen Zeitpunkt und nehmen Sie die entsprechende Geschwindigkeit. Multiplizieren Sie die Geschwindigkeit mit der Intervallbreite, um die zurückgelegte Strecke abzuschätzen.
Die Summe davon bildet eine Riemannsche Summe, und in diesem Beispiel wird die Fläche unter der Kurve physikalisch als die vom Auto zurückgelegte Strecke interpretiert. Wenn die Geschwindigkeit positiv bleibt, wird der Gesamtabstand durch Integration der Geschwindigkeitsfunktion innerhalb der Grenzen ermittelt.
Betrachtet man eine reellwertige Funktion, die auf einem abgeschlossenen Intervall definiert ist, so besteht eine der zentralen Aufgaben der Analysis…
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