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Wir müssen also in die Formel $\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$ an der Stelle n einfach n-1 einsetzen. Wir erhalten also: $\frac{(n-1)((n-1)+1)(2(n-1)+1)}{6}=\frac{(n-1)n(2n-1)}{6}=\frac{n(n-1)(2n-1)}{6}$ Für s n erhalten wir damit: $s_{n}=h^{3}\frac{n(n-1)(2n-1)}{6}=\frac{a^{3}}{n^{3}}\frac{n^{3}(1-\frac{1}{n})(2-\frac{1}{n})}{6}=\frac{a^{3}(1-\frac{1}{n})(2-\frac{1}{n})}{6}$ Daraus folgt für den Grenzwert: $\lim\limits_{n\to\infty}s_{n}=\frac{a^{3}}{3}$. Damit haben wir: $A_{0}^{a}=\lim\limits_{n\to\infty}S_{n}=\lim\limits_{n\to\infty}s_{n}=\frac{a^{3}}{3}$ Für die Fläche $A_{a}^{b}$ mit b>a, also für $A_{a}^{b}=A_{0}^{b}-A_{0}^{a}$, ergibt sich somit: $A_{a}^{b}=\frac{b^{3}}{3}-\frac{a^{3}}{3}$ Übung: Berechne bezüglich $f: x→x^{2} A_{0}^{2}$ Lösungsweg: $A_{0}^{2}=\frac{1}{3}⋅2^{3}-\frac{1}{3}⋅0^{3}=\frac{8}{3}≈2, 67$ Weitere Übungen: Berechne: 1. Ober und untersumme integral en. ) $A_{0, 1}^{1, 2}$ (Lösung: ≈0, 58) 2. ) $A_{0, 5}^{2\sqrt{2}}$ (Lösung: ≈13, 81)
Berechne $U(n)=\frac1n\left(\left(\frac0n\right)^2+\left(\frac1n\right)^2+\left(\frac2n\right)^2+... +\left(\frac{n-1}n\right)^2\right)$. Du kannst nun den Faktor $\frac1{n^2}$ in dem Klammerterm ausklammern: $U(n)=\frac1{n^3}\left(1^2+2^2+... +(n-1)^2\right)$. Verwende die Summenformel $1^2+2^2+... +(n-1)^2=\frac{(n-1)\cdot n\cdot (2n-1)}{6}$. Integration durch Ober- und Untersumme | Mathelounge. Schließlich erhältst du $U(n)= \frac{(n-1)\cdot n\cdot (2n-1)}{6\cdot n^3}$. Es ist $A=\lim\limits_{n\to\infty} U(n)=\frac26=\frac13$. Zusammenhang Ober- und Untersumme mit dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung Diesen Flächeninhalt berechnest du mit dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung als bestimmtes Integral: $A=\int\limits_0^1~x^2~dx=\left[\frac13x^3\right]_0^1=\frac13\cdot 1^3-\frac13\cdot 0^3=\frac13$. Du kannst nun natürlich sagen, dass die letzte Berechnung sehr viel einfacher ist. Das stimmt auch. Allerdings wird diese Regel durch die Streifenmethode nach Archimedes hergeleitet. Abschließend kannst du noch den Flächeninhalt $A$ aus dem anfänglichen Beispiel berechnen $A=\int\limits_1^2~x^2~dx=\left[\frac13x^3\right]_1^2=\frac13\cdot 2^3-\frac13\cdot 1^3=\frac83-\frac13=\frac73$.
Beliebteste Videos + Interaktive Übung Streifenmethode des Archimedes Inhalt Die Streifenmethode des Archimedes Eigenschaften der Unter- und Obersummen Berechnung einer Ober- und Untersumme Allgemeine Berechnung der Untersumme Zusammenhang Ober- und Untersumme mit dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung Die Streifenmethode des Archimedes Die Streifenmethode des Archimedes ist ein Verfahren, um Flächen zu berechnen, deren Grenzen nicht geradlinig sind. Hier siehst du das Flächenstück $A$, welches von dem Funktionsgraphen der Funktion $f$ mit $f(x)=x^2$ sowie der $x$-Achse auf dem Intervall $I=[1;2]$ eingeschlossen wird. Ober untersumme - das bestimmte integral | Mathelounge. Die Grenzen $x=1$ und $x=2$ sowie $y=0$ sind geradlinig. Der Abschnitt der abgebildeten Parabel ist nicht gerade. Du kannst nun das Flächenstück $A$ durch Rechtecke näherungsweise beschreiben. Dies siehst du hier anschaulich: Du erkennst jeweils einen Ausschnitt des obigen Bildes, in welchem die Fläche $A$ vergrößert dargestellt ist. Durch Zerlegung des Intervalles $[1; 2]$ in zum Beispiel vier gleich breite Streifen oder auch Rechteckflächen näherte Archimedes die tatsächliche Fläche durch zwei berechenbare Flächen an.
Die Normalparabel y=x² schließt mit der x-Achse un der Geraden x = a mit a > 0 eine endliche Fläche ein. Dieser Flächeninhalt $A_{0}^{a}$ ist mit Hilfe der Streifenmethode zu bestimmen. Breite der Rechtecke: $h=Δx=\frac{a}{n}$ Höhe der Rechtecke: Funktionswerte an den Rechtecksenden, z. B. $f(2h)=4h^{2}$ Für die Obersumme gilt: $S_{n} = h⋅h^{2}+h⋅(2h)^{2}+... +h⋅(nh)^{2}=h^{3}(1^{2}+2^{2}+... +n^{2})$ Für $1^{2}+2^{2}+... +n^{2}=\sum\limits_{ν=1}^{n}ν^2$ gibt es eine Berechnungsformel: $\sum\limits_{ν=1}^{n}ν^2=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$ Damit folgt $S_{n}=h^{3}⋅\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}=\frac{a^{3}}{n^{3}}\frac{n^{3}(1+\frac{1}{n})(2+\frac{1}{n})}{6}$ Wer den letzten Schritt nicht versteht, für den gibt es einen Tipp: Klammere bei $(n+1) n$ aus, dann klammere bei $(2n+1) n$ aus. Ich hoffe, dass du jetzt verstehst, warum aus $n$ plötzlich $n^{3}$ wird und aus $(n+1) (1+\frac{1}{n}$) und aus $(2n+1) (2+\frac{1}{n})$. Obersummen und Untersummen online lernen. Nun wird mit $n^{3}$ gekürzt: $S_{n}=a^{3}\frac{(1+\frac{1}{n})(2+\frac{1}{n})}{6}$ Daraus folgt für den Grenzwert: $\lim\limits_{n\to\infty}S_{n}=\lim\limits_{n\to\infty}a^{3}\frac{(1+\frac{1}{n})(2+\frac{1}{n})}{6}=\frac{a^{3}}{6}\lim\limits_{n\to\infty}(1+\frac{1}{n})(2+\frac{1}{n})=\frac{a^{3}}{6}⋅1⋅2=\frac{a^{3}}{3}$ Nun folgt die etwas schwierigere Rechnung für die Untersumme: $s_{n} = h⋅h^{2}+h⋅(2h)^{2}+... +h⋅[(n-1)⋅h]^{2}=h^{3}(1^{2}+2^{2}+... +(n-1)^{2})$ Wir haben es hier mit $\sum\limits_{ν=1}^{n-1}ν^2$ zu tun.