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Bestimmtes-Integral-Rechner

Werte das bestimmte Integral von f(x) von a bis b numerisch mit der zusammengesetzten Simpson-Regel aus und erhalte für Polynome eine exakte Stammfunktion.

Gib f(x) und die Grenzen ein. Grenzen akzeptieren Zahlen, pi, e oder inf / -inf.

Über dieses Tool

Der Bestimmtes-Integral-Rechner ist ein kostenloses Analysis-Werkzeug, das direkt im Browser läuft und die vorzeichenbehaftete Fläche unter einer Kurve berechnet — das bestimmte Integral von f(x) von einer unteren Grenze a bis zu einer oberen Grenze b. Er verwendet die zusammengesetzte Simpson-Regel, ein hochgenaues numerisches Verfahren, das Parabeln über Paare von Teilintervallen legt: mit h = (b − a)/n wertet er (h/3)·[f(x₀) + f(xₙ) + 4·Σf(ungerade) + 2·Σf(gerade)] aus. Die Anzahl der Unterteilungen n (Standard 1000, gerade gehalten) ist für mehr Präzision anpassbar.

Die gesamte Berechnung findet lokal in deinem Browser statt, sodass nichts, was du eingibst, irgendwohin übertragen wird. Du kannst den Integranden mit +, −, *, / und ^, Klammern, den Konstanten pi und e sowie Funktionen wie sin, cos, exp, ln und sqrt eingeben. Die Grenzen akzeptieren einfache Zahlen oder kleine Ausdrücke wie pi oder 2*e, und du kannst inf oder -inf für uneigentliche Integrale eingeben, die das Werkzeug behandelt, indem es an einer großen endlichen Grenze abschneidet und die Näherung vermerkt.

Wenn der Integrand ein Polynom ist (eine Summe von Termen wie c·xᵏ), leitet der Rechner außerdem eine exakte symbolische Stammfunktion F(x) her und gleicht das numerische Ergebnis über den Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung gegen F(b) − F(a) ab. Zum Beispiel ist das Integral von x² von 0 bis 1 exakt 1/3 ≈ 0,3333333, was sowohl der Simpson-Schätzung als auch der Stammfunktion x³/3 entspricht.

Häufig gestellte Fragen

Welches Verfahren verwendet er?
Die zusammengesetzte Simpson-Regel mit einer geraden Anzahl von Teilintervallen n. Er tastet f an n+1 gleichmäßig verteilten Punkten ab und gewichtet sie mit 1, 4, 2, 4, …, 4, 1, was Genauigkeit vierter Ordnung ergibt — weit besser als eine einfache Riemann-Summe bei gleicher Punktzahl.
Kann er uneigentliche Integrale bis unendlich berechnen?
Teilweise. Gib inf oder -inf als Grenze ein, und das Werkzeug schneidet den Bereich an einer großen endlichen Grenze ab und kennzeichnet das Ergebnis als Näherung. Das funktioniert gut für Integranden, die schnell abklingen (wie e^(-x)), kann aber für langsam abklingende ungenau sein.
Gibt er eine exakte Antwort?
Für polynomiale Integranden leitet er eine symbolische Stammfunktion her und meldet den exakten Wert F(b) − F(a) neben der numerischen Schätzung. Für andere Funktionen wird nur die hochgenaue Simpson-Schätzung angezeigt, da eine geschlossene Stammfunktion möglicherweise nicht existiert.
Was ist das Integral von x² von 0 bis 1?
Exakt 1/3 ≈ 0,3333333. Die Stammfunktion ist x³/3, also F(1) − F(0) = 1/3 − 0 = 1/3, was dem Simpson-Regel-Wert entspricht, den der Rechner zurückgibt.

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