Stammfunktion mit negativen Werten

Aufrufe: 750     Aktiv: 12.04.2020 um 17:17

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Hallo zusammen,

ich wiederhole gerade für das Abitur Stammfunktionen und Integralfunktionen. Dabei habe ich mir in meinem Heft notiert, dass eine Stammfunktion im Grunde eine Integralfunktion mit der unteren Grenze null ist. Müsste das nicht im Umkehrschluss bedeuten, dass das Einsetzen negativer Werte in die Stammfunktion (sofern man davon nicht einen noch kleineren Wert als untere Grenze abzieht) sinnfrei ist? Bin gerade ein bisschen verwirrt...vielleicht könnt ihr den Knoten in meinem Kopf lösen

LG

Michael

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Eine Stammfunktion zu einer Funktion \(f\) ist eine Funktion \(F\) mit \(F'=f\).

Mit einer Inregralfunktion meinst du wahrscheinlich eine Funktion \(g_s(x)=\int_s^xf(t)dt\). Für jede untere Grenze \(s\), also nicht nur für die 0, gilt \(g_s'=f\), also ist \(g_s\) eine Stammfunktion von \(f\). Das ist der sog. Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung, kurz HDI. In eine Funktion \(g_s\) darf man durchaus auch Zahlen einsetzen, die kleiner sind als die untere Integralgrenze, denn es ist ja \(\int_a^bf(x)dx=-\int_b^af(x)dx\).

Beispiel: \(f(x)=x\) und \(s=0\). Wir können ganz normal

\(g_0(-1)=\int_0^{-1}xdx=-\int_{-1}^0xdx=[\frac{x^2}2]_{-1}^0=\frac12\)

rechnen.

Im Übrigen ist jede Integralfunktion (zu beliebiger unterer Grenze) eine Stammfunktion, aber nicht jede Stammfunktion ist eine Integralfunktion.

Klärt das deine Verwirrung? Ansonsten melde dich gern nochmal.

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Hab ich ehrlich gesagt noch nicht so ganz verstanden...in meinem Mathebuch steht auch zu Integralfunktionen, dass x größer gleich a sein muss. Kann denn davon abgesehen eine Stammfunktion als Integralfunktion mit der unteren Grenze 0 aufgefasst werden ? Und was bedeutet es im Sachzusammenhang einen negativen Wert in eine Stammfunktion einzusetzen ?
Trotzdem schonmal vielen Dank für deine Hilfe
  ─   michaelscofield 12.04.2020 um 16:19

Für Integralfunktionen ist es in der Praxis meistens sinnvoll, dass \(x\geq a\). Du hast richtig beschrieben, dass die Integralfunktion den Gesamtbestand beschreibt, wenn die Funktion die Änderung einer Größe beschreibt. Deshalb wählt man oft den Anfangszustand als untere Grenze und hat dann für die obere Grenze nur größere Werte.
Aber man kann ja auch fragen, was vor dem Anfangszustand war. Das würde einem Wert in der Integralfunktion entsprechen, der kleiner als die untere Grenze ist.
Die Integralfunktion mit der unteren Grenze 0 ist eine Stammfunktion. Aber es gibt noch unendlich viele weitere Stammfunktionen, die sich durch eine Konstante unterscheiden. Das sind zum Beispiel Integralfunktionen mit einer anderen unteren Grenze. Es gibt aber auch Stammfunktionen, die keine Integralfunktionen sind. Zum Beispiel ist für \(f(x)=4x^3\) die Funktion \(F(x)=x^4+1\) eine Stammfunktion (denn es gilt \(F'(x)=f\)), aber \(F(x)\neq\int_a^xf(t)dt\) für alle \(a\in\mathbb R\).
  ─   sterecht 12.04.2020 um 17:14

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Hey,

unter der Stammfunktion einer Funktion \( f(x) \) versteht man die differenzierbare Funktion \( F(x) \) für deren Ableitung gilt \( F'(x) = f(x) \).

Die Integralfunktion ist wiederum eine Funktion, die den Flächeninhalt zwischen einer Funktion \( f(x) \) und der x-Achse von einer gegebenen Stelle \( a \) bis zur Stelle \( x \) angibt. Dieses \( a \) kann natürlich auch den Wert 0 annehmen, was dann deiner Aussage entsprechen würde. Eine Integralfunktion lässt sich wie ein bestimmtes Integral berechnen und es gilt:

\( F(x) = \int_a^x f(t) dt \)

Setzt du nun für das \( a \) eine bestimmte Zahl als untere Grenze ein (z.B. die 0, oder auch eine andere Zahl), dann liefert dir das Einsetzen dieser Zahl in die Integralfunktion den konstanten Term, den man bei der Integration gern mit + C anhängt.

Willst du nun einen Flächeninhalt, also das bestimmte Integral berechnen, dann setzt du ja in die Definition der Integralfunktion F(x) jeweils die Grenzen ein, so dass eben gilt, dass du den Flächeninhalt mit F(b) - F(a) berechnen kannst. Dabei hebt sich allerdings der konstante Term in der Stammfunktion auf.

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Ist denn dann jede Stammfunktion eine Integralfunktion mit der unteren Grenze 0? Ich meine eine Stammfunktion dient ja im Sachzusammenhang dazu, einen Bestand zu berechnen, wenn die Funktion f die Änderungsraten angibt. Meistens berechnet man ja dann den Wert der Stammfunktion, ohne eine untere Grenze abzuziehen, weil diese meistens null ist. Ich verstehe dann einfach nicht, was ein negativer Wert in der Stammfunktion soll   ─   michaelscofield 12.04.2020 um 16:27

Eher andersherum: Eine Integralfunktion ist eine Stammfunktion, die an der unteren Grenze den Wert 0 annimmt.   ─   digamma 12.04.2020 um 17:17

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