Fläche zwischen zwei e-Funktionen bestimmen

Aufrufe: 1516     Aktiv: 19.03.2020 um 12:39

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Hallo mal wieder, ich zweifele momentan einer einer Übungsaufgabe für das Matheabitur, in der es um die Fläche zwischen zwei e-Funktionen geht. Die Aufgabe gehört zum hilfsmittelfreien Teil eines Grundkurses, Taschenrechner oder Formelsammlung dürfen also nicht bei der Lösung verwendet werden. Eine dazugehörige Grafik zeigt die Graphen im Bereich von x=-1 bis x=4.

Gegeben sind:      f(x) = e^{-x}                   g(x) = e^{-2x}

Aufgabe: Bestimmen Sie den Inhalt der Fläche zwischen den Graphen für x >= 0.

Die Untergrenze ist somit direkt im Aufgabentext gegeben. Faktisch wird die Fläche zwischen den Graphen gemäß gegebener Grafik  ab x=4 aufgrund ihrer asymptotischen Verläufe unbedeutend, weshalb ich diesen Punkt als Obegrenze nehmen kann. Mein Ansatz dazu:

\int_0^4 (e^{-x}-e^{-2x})dx = [-e^{-x} - (-0,5)e^{-2x}]_{0}^{4}

Nun kann ich zwar noch die Grenzen einsetzen, weiß jedoch mit -e^{-4} usw. im Kopf nicht weiterzurechnen. Wie gehe ich da sinnvoll ran?

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\(-e^{-4}\) im Kopf zu berechnen könnte sich auch als schwierig gestalten.

\(\color{white}{=} \left [-e^{-x} - (-0.5)e^{-2x}\right ]_{0}^{4} \\
= \left[ -e^{-4} - (-0.5)e^{-8}\right] - \left[ -e^{-0} - (-0.5)e^{-0}\right] \\
= \left[ -e^{-4} + 0.5 e^{-8}\right] - (-0.5) \\
= \left[ -e^{-4} + 0.5 e^{-8}\right] + 0.5 \\
= 0.5(1 + e^{-8} - 2e^{-4}) \\
= \dfrac{(e^4-1)^2}{2e^8}\)

Insofern man das Ergebnis nicht runden soll, bist du fertig.

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Nagut, ich dachte ich übersehe irgendwas wo sich die Werte gegenseitig aufheben, weil es wie gesagt aus dem hilfsmittelfreien Teil eines Grundkurses kommt, aber dann halt "stumpfsinnige" Abarbeitung des Integralprozesses.   ─   vorfilter 19.03.2020 um 09:55

Falls du die Fläche zwischen 0 und \(x\to \infty\) berechnen sollst, käme 0.5 als Ergebnis heraus.   ─   maccheroni_konstante 19.03.2020 um 12:39

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