Math Problem Statement

Berechnen Sie den Flächeninhalt A zwischen den beiden Funktionen f(x)=x2−6x+8 und g(x)=8 im Bereich 0≤x≤6

Solution

Um den Flächeninhalt AA zwischen den beiden Funktionen f(x)=x26x+8f(x) = x^2 - 6x + 8 und g(x)=8g(x) = 8 im Bereich 0x60 \leq x \leq 6 zu berechnen, folgen wir diesen Schritten:

  1. Bestimmung der Schnittpunkte der Funktionen: Wir setzen f(x)f(x) und g(x)g(x) gleich, um die Schnittpunkte zu finden: x26x+8=8x^2 - 6x + 8 = 8 x26x=0x^2 - 6x = 0 x(x6)=0x(x - 6) = 0 x=0oderx=6x = 0 \quad \text{oder} \quad x = 6

    Die Funktionen schneiden sich also bei x=0x = 0 und x=6x = 6.

  2. Bestimmung der Differenz der Funktionen: Der Flächeninhalt zwischen den Funktionen ist die Integration der Differenz g(x)f(x)g(x) - f(x) über das Intervall von 0 bis 6: g(x)f(x)=8(x26x+8)=x2+6xg(x) - f(x) = 8 - (x^2 - 6x + 8) = -x^2 + 6x

  3. Integration der Differenzfunktion: Wir integrieren die Funktion x2+6x-x^2 + 6x von 0 bis 6: A=06(x2+6x)dxA = \int_{0}^{6} (-x^2 + 6x) \, dx

  4. Berechnung des Integrals: Zuerst bestimmen wir die Stammfunktion von x2+6x-x^2 + 6x: (x2+6x)dx=x33+3x2+C\int (-x^2 + 6x) \, dx = -\frac{x^3}{3} + 3x^2 + C

    Wir setzen die Grenzen ein: A=[x33+3x2]06A = \left[ -\frac{x^3}{3} + 3x^2 \right]_{0}^{6} A=(633+362)(033+302)A = \left( -\frac{6^3}{3} + 3 \cdot 6^2 \right) - \left( -\frac{0^3}{3} + 3 \cdot 0^2 \right) A=(2163+108)(0)A = \left( -\frac{216}{3} + 108 \right) - (0) A=(72+108)A = (-72 + 108) A=36A = 36

Der Flächeninhalt AA zwischen den beiden Funktionen im gegebenen Bereich ist also 3636 Flächeneinheiten.

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Hier sind 8 verwandte Fragen zur Vertiefung:

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  3. Wie würde man den Flächeninhalt berechnen, wenn g(x)=10g(x) = 10 anstelle von g(x)=8g(x) = 8 wäre?
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  5. Wie berechnet man die Ableitung von f(x)=x26x+8f(x) = x^2 - 6x + 8?
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  7. Was ist das geometrische Bedeutungs des bestimmten Integrals?
  8. Wie würde der Flächeninhalt aussehen, wenn die Funktionen in einem anderen Intervall, z.B. 2x2-2 \leq x \leq 2, betrachtet würden?

Tipp: Beim Integrieren ist es hilfreich, zunächst die Stammfunktion zu bestimmen und danach die Grenzen einzusetzen.

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Mathematical Concepts

Integration
Quadratic Functions

Formulas

Area between curves formula
Integration of polynomial functions

Theorems

-

Suitable Grade Level

Grades 10-12