Gegeben ist die Funktion f mit f(x)=4⋅cos(x), x∈R.
- (a) Zeigen Sie, dass ∫0πf(x)dx=0 gilt, und erläutern Sie dieses Ergebnis geometrisch.
- (b) Für die Funktion g gilt g(x)=a⋅f(x)+b⋅x mit a,b∈R. Bestimmen Sie a und b so, dass g(0)=−4 und g(π)=3π gilt.
∫0π4cos(x)dx=[4sin(x)]0π=4sin(π)−4sin(0)=0−0=0□
Geometrische Erläuterung: Im Intervall [0;2π] liegt der Graph oberhalb der x-Achse, im Intervall [2π;π] darunter. Da cos(x) symmetrisch zu x=2π ist (d.h. cos(2π−t)=sin(t)=cos(2π+t) gilt nicht, aber ∣cos(2π−t)∣=∣cos(2π+t)∣), sind die Flächeninhalte oberhalb und unterhalb der x-Achse betragsmäßig gleich. Daher heben sie sich im orientierten Integral auf.
g(x)=a⋅4cos(x)+bx=4acos(x)+bx
Bedingung 1: g(0)=−4
4a⋅cos(0)+b⋅0=−4⇒4a=−4⇒a=−1
Bedingung 2: g(π)=3π
4(−1)⋅cos(π)+b⋅π=3π
4⋅(−1)⋅(−1)+bπ=3π
4+bπ=3π
b=π3π−4=3−π4
a=−1,b=3−π4≈1,727
Also ist g(x)=−4cos(x)+(3−π4)⋅x.
| Frage | Antwort |
|---|
| Integral | ∫0πf(x)dx=0 (Flächen heben sich auf) |
| Parameter a | a=−1 |
| Parameter b | b=3−π4≈1,73 |