Integralrechnung, Systemtechnik NTB, HTW Chur,
Thomas Borer, 2013/14
Lernziele
Allgemein
- eine Problemstellung mit exakter und strukturierter Arbeitsweise bearbeiten
können.
- eine Problemstellung selbstständig und in einer Gruppe diskutieren und bearbeiten können.
- sich aus dem Studium eines schriftlichen Dokumentes neue Kenntnisse und Fähigkeiten erarbeiten
können.
- einen bekannten oder neuen Sachverhalt analysieren und beurteilen können.
- Erkenntnisse in geeigneter Form zusammenfassen können.
- Lösungswege vollständig, übersichtlich und verständlich
dokumentieren können.
Elementare Integration
- (Lernziele zum Thema "Integralrechnung für Polynome" im Kurs DKM-D)
- Stammfunktionen, das unbestimmte Integral, das bestimmte Integral einer Grundfunktion mit Hilfe einer Tabelle mit Grundintegralen bestimmen können.
- Stammfunktionen, das unbestimmte Integral, das bestimmte Integral einer Funktion mit Hilfe einer Integraltafel bestimmen können.
- die Faktor- und Summenregel anwenden können.
- den Flächeninhalt einer Fläche zwischen dem Grafen einer Funktion und der Abszisse
mit Hilfe der Integralrechnung bestimmen können.
Integrationsmethoden
- verstehen, dass die Substitutionsmethode auf einer Verknüpfung zweier
Funktionen beruht.
- den Zusammenhang zwischen der Substitutionsmethode und der Kettenregel der
Differentialrechnung verstehen.
- einfachere Integrale mit Hilfe einer geeigneten Substitution bestimmen können.
- den Zusammenhang zwischen der partiellen Integration und der Produktregel
der Differentialrechnung verstehen.
- einfachere Integrale mit Hilfe der partiellen Integration bestimmen können.
- die Partialbruchzerlegung eines Bruches als Umkehrung des algebraischen Gleichnamigmachens und Zusammenfassens von Brüchen verstehen.
- einfachere gebrochenrationale Funktionen mit Hilfe der Partialbruchzerlegung
integrieren können.
- einfachere Integrale mit Hilfe einer geeigneten Integrationsmethode bestimmen können.
Uneigentliche Integrale
- verstehen, was ein uneigentliches Integral ist.
- beurteilen können, ob ein gegebenes uneigentliches Integral existiert oder nicht.
- ein uneigentliches Integral bestimmen können.
Extremalprobleme
- relative/lokale Maxima und Minima einer Funktion mit Hilfe der Differentialrechnung bestimmen können.
- absolute/globale Maxima und Minima einer Funktion bestimmen können.
- die Differentialrechnung zur Lösung von Extremalproblemen anwenden können.
Taylorpolynome
- wissen und verstehen, wie eine Funktion unter bestimmten Voraussetzungen in der Umgebung eines Abszissenwertes durch eine Polynomfunktion angenähert werden kann.
- wissen und verstehen, was ein Mac-Laurin-Polynom einer Funktion ist.
- ein Mac-Laurin-Polynom einer gegebenen Funktion bestimmen können.
- wissen und verstehen, was ein Taylor-Polynom einer Funktion ist.
- ein Taylor-Polynom einer gegebenen Funktion bestimmen können.
- eine gegebene Funktion mit Hilfe eines Taylorpolynoms linearisieren können.
- mit Hilfe eines Taylorpolynoms einen Näherungswert für einen schwierig zu bestimmenden exakten Wert bestimmen können.
Anwendungen der Integralrechnung
- den linearen und den quadratischen Mittelwert einer Funktion bestimmen können.
- die geometrische Bedeutung des linearen Mittelwertes einer Funktion verstehen.
- das Volumen eines Rotationskörpers, welcher durch Rotation eines Kurvenstückes um eine Koordinatenachse zustande kommt, bestimmen können.
- das Volumen eines Körpers, dessen Querschnittsfläche senkrecht zu einer Koordinatenachse bekannt ist, bestimmen können.
- die Bogenlänge einer ebenen Kurve bestimmen können.
- die Mantelfläche eines Rotationskörpers bestimmen können.
- den Schwerpunkt eines Rotationskörpers bestimmen können.
- (...)
Kurven in Parameterdarstellung (Selbststudium)
- die Parameterdarstellung einer ebenen bzw. räumlichen Kurve verstehen.
- eine ebene bzw. räumliche Kurve parametrisieren können.
- eine parametrisierte Kurve mit MATLAB grafisch darstellen können.
- wissen und verstehen, wie man bei einer parametrisierten Kurve durch einmaliges bzw. zweimaliges Differenzieren eines Ortsvektors den Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsvektor bestimmt.
- mit MATLAB differenzieren und integrieren können.
- angewandte Probleme (z.B. die Kurve, auf welcher sich ein Segelflugzeug beim Kreisen in der Thermik bewegt) von Hand und in komplexen Situationen mit MATLAB bewältigen können.
18.8.2014 tb