Unklarheit Integralgrenzen

Aufrufe: 357     Aktiv: 07.12.2020 um 15:11

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Hallo!

Wenn ich z.B. ein Integral mit der "Grenzbedingung" -1 < x < 1 berechnen möchte, ist dies gleich zu berechnen wie -1 <= x <= 1 ?

Das Riehmannintegral wird ja über ein abgeschlossenes Intervall definiert, grundsätzlich würden die beiden Werte aber durch die unendliche Annäherung praktisch die selben sein, wäre das dann mathematisch noch exakt (vermute nicht) ?

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Wenn man eine Funktion \(f\) hat, die auf dem abgeschlossenen Intervall \( [-1,1] \) riemann-integrierbar ist, dann sind die beiden Integrale \( \int_{[-1,1]} f(x) \ dx \) und \( \int_{(-1,1)} f(x) \ dx \) gleich.

Wir setzen \( s := sup_{x \in [-1,1]} \vert f(x) \vert \). Da riemann-integrierbare Funktionen beschränkt sind, muss somit \( s \in \mathbb{R} \) sein.

Für (hinreichend kleine) \( \varepsilon, \delta > 0 \) gilt nun

\( \vert \int_{[-1,1]} f(x) \ dx - \int_{[-1+\varepsilon,1-\delta]} f(x) \ dx \vert  \) \( = \vert \int_{[-1,-1+\varepsilon]} f(x) \ dx + \int_{[1-\delta,1]} f(x) \ dx \vert \) \( \le \int_{[-1,-1+\varepsilon]} \vert f(x) \vert \ dx + \int_{[1-\delta,1]} \vert f(x) \vert \ dx \) \( \le \int_{[-1,-1+\varepsilon]} s \ dx + \int_{[1-\delta,1]} s \ dx \) \( = \varepsilon s + \delta s \)

Und für \( \varepsilon, \delta \to 0 \) folgt hieraus

\( \vert \int_{[-1,1]} f(x) \ dx - \int_{(-1,1)} f(x) \ dx \vert = 0 \)

und somit

\( \int_{[-1,1]} f(x) \ dx = \int_{(-1,1)} f(x) \ dx \)

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Perfekt, danke!   ─   sammelklage 07.12.2020 um 14:40

Gerne :) Vielleicht sollte man als Ergänzung noch erwähnen: Hier ist es wichtig, dass die Funktion auf \( [-1,1] \) integrierbar ist. Es gibt durchaus Funktionen, die auf \( (-1,1) \) integrierbar sind, aber nicht auf \( [-1,1] \), beispielsweise \( f(x) = \frac{1}{\sqrt{x+1}} \). Hier gilt dann natürlich keine Gleichheit der Integrale, weil das Integral über \( [-1,1] \) gar nicht existiert.   ─   42 07.12.2020 um 15:11

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