Finde eine Stammfunktion für die e-Funktion mithilfe des Formansatzes.
f(x)=(4x−2)⋅e2x
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Stammfunktion
Damit F(x) eine Stammfunktion von f(x) ist, muss gelten F′(x)=f(x).
Bilde die Ableitung von F(x)=(ax+b)⋅e2x, beachte dabei die Produkt- und Kettenregel.
F′(x)=a⋅e2x+(ax+b)⋅e2x⋅2=(2ax+2b+a)⋅e2x
Der Koeffizientenvergleich von f(x) und F′(x) liefert folgendes Gleichungssystem:
I4=2a⇒a=2
II−2=2b+a
Setze a=2 in Gleichung II ein⇒−2=2b+2⇒b=−2
Mit a=2 und b=−2 ergibt sich die allgemeine Stammfunktion zu:
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Der Term vor der e-Funktion ist linear. Verwende deshalb einen Ansatz mit einer allgemeinen linearen Funktion ax+b. Der Formansatz für die Stammfunktion lautet dann F(x)=(ax+b)⋅e2x. Bilde die Ableitung von F(x) und führe einen Koeffizientenvergleich mit f(x) durch.
f(x)=(2x2−1)⋅e−2x
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Stammfunktion
Damit F(x) eine Stammfunktion von f(x) ist, muss gelten F′(x)=f(x).
Bilde die Ableitung von F(x)=(ax2+bx+c)⋅e−2x, beachte dabei die Produkt- und Kettenregel.
F′(x)=(2ax+b)⋅e2x+(ax2+bx+c)⋅e−2x⋅(−2)
F′(x)=(2ax+b+(−2)⋅(ax2+bx+c))⋅e−2x
F′(x)=(−2ax2−2bx−2c+2ax+b)⋅e−2x
F′(x)=(−2ax2+(2a−2b)x+b−2c)⋅e−2x
Beachte bei der Funktion f(x) den Einschub des Terms 0⋅x.
Der Koeffizientenvergleich von f(x) und F′(x) liefert folgendes Gleichungssystem:
I2=−2a⇒a=−1
II0=2a−2b⇒a=b
III−1=b−2c
Setze a=−1 in II ein ⇒b=−1
Setze b=−1 in III ein ⇒−1=−1−2c⇒c=0
Mit a=−1, b=−1 und c=0 ergibt sich die allgemeine Stammfunktion zu:
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Der Term vor der e-Funktion ist quadratisch. Verwende deshalb einen Ansatz mit einer allgemeinen quadratischen Funktion ax2+bx+c. Der Formansatz für die Stammfunktion lautet dann F(x)=(ax2+bx+c)⋅e−2x. Bilde die Ableitung von F(x) und führe einen Koeffizientenvergleich mit f(x) durch.