7. Integration eindimensionaler reeller Funktionen, Stammfunktionen, uneigentliche Integrale, unbestimmte Integrale, spezielle Stammfunktionen und graphische Darstellung7.1. Integration eindimensionaler reeller Funktionen, Stammfunktionen und bestimmte Integrale:Seien a und b fest gew\344hlte reelle Zahlen. Das (bestimmte) Integral einer Funktion f von a bis b l\344sst durch die Funktion "int(f(x), x=a..b)" (bzw. "value(Int(f(x), x=a..b))") berechnen. Beispiel:Int(x^2, x=-1..2);
value(Int(x^2, x=-1..2));
int(x^2, x=-1..2);F\374r eine Funktion l\344sst sich allerdings auch schlichtweg die Stammfunktion angeben, ohne dass die Grenzen ber\374cksichtigt werden. Beispiel:Int(x^2, x);
value(Int(x^2, x));
int(x^2, x);7.2. Unbestimmte Integrale:Bei unbestimmten Integralen ist mindestens eine der Grenzen "variabel". Auch derartige Berechnungen sind in Maple m\366glich. Beispiele:int(x^2, x=a..2); (Beispiel mit einer variablen unteren Grenze)
int(x^2, x=-1..b); (Beispiel mit einer variablen oberen Grenze)
int(x^2, x=a..b); (Beispiel mit zwei variablen Grenzen)7.3. Uneigentliche Integrale:Es ist nat\374rlich durchaus m\366glich mindestens eine der Grenzen a=-infinity und/oder b=infinity, also "unendlich", zu w\344hlen. Besitzt das Integral nach der Berechnung einen endlichen Wert, so bezeichnet man ein solches Integral als uneigentliches Integral. Diese k\366nnen ebenfalls mit Maple berechnet werden. Beispiel:int(1/(1+x^2), x=-1..infinity);
int(1/(1+x^2), x=-infinity..2);
int(1/(1+x^2), x=-infinity..infinity);Weitere Beispiele sindint(sin(x)/x, x=0..infinity);
int(sin(x^2), x=0..infinity);Nicht zu den uneigentlichen Integralen geh\366rt beispielsweise:int(x^2, x=-1..infinity);7.4. Spezielle Stammfunktionen:Stammfunktionen von Polynomen:int(x^s, x) assuming s<>-1;
int(1/x, x);
int(1/sqrt(1-x^2), x) assuming abs(x)<1;
int(1/(1+x^2), x);
int(1/(1-x^2), x);
int(1/sqrt(1+x^2), x);
int(sqrt(1-x^2), x);
int(1/sqrt(x^2-1), x);
int(1/(a*x^2+b*x+c), x) assuming a::real, b::real, c::real;
int(1/(1+x^4), x);Stammfunktionen trigonometrischer Funktionen:int(sin(x), x);
int(cos(x), x);
int(tan(x), x);
int(sinh(x), x);
int(cosh(x), x);
int(tanh(x), x);
int(arcsin(x), x);
int(arccos(x), x);
int(arctan(x), x);
int(arcsinh(x), x);
int(arccosh(x), x);
int(arctanh(x), x);
int(sin(n*x)*sin(m*x), x) assuming m::posint, n::posint;
int(sin(n*x)*cos(m*x), x) assuming m::posint, n::posint;
int(cos(n*x)*cos(m*x), x) assuming m::posint, n::posint;
int(1/(cos(x)^2), x);7.5. Graphische Darstellung:with(plots):
f:= x -> 1/(1 - x + x^4);
Graph := plot(f(x), x = -4..4, thickness = 2):
Fl\344che := seq(plot ([[i/30, 0], [i/30, f(i/30)]], color = gray, thickness = 3), i = 1..30):
TextA := textplot ([1/2, 0.9, `A`], font = [TIMES, BOLD, 25]):
display([Fl\344che, Graph, TextA]);