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LernenMathematikSekundarstufe IIIntegralrechnungFläche zwischen zwei Graphen

Themenübersicht

Fläche zwischen zwei Graphen

Die Fläche zwischen zwei Graphen entsteht aus der Differenz ihrer Funktionswerte und wird mit Integralen bestimmt.

MathematikSekundarstufe II

Lernweg

Theorie
verstehen
Beispiele
nachvollziehen
Selbst
rechnen

Lernschritt

Theorie verstehen

A = ca (g−f) dx+bc (f−g) dxxyg(x)f(x)acb
Illustration zu Fläche zwischen zwei Graphen

Fläche zwischen zwei Graphen

Für eine eingeschlossene Fläche bestimmst du zuerst die Schnittpunkte. Auf jedem Teilintervall integrierst du obere Funktion minus untere Funktion.

A=∫ab​(foben​(x)−funten​(x))dx

Wechselt die Reihenfolge der Graphen, musst du am Schnittpunkt aufteilen oder den Betrag der Differenz berücksichtigen.

Merke

Schnittpunkte liefern die Grenzen, ein Testwert zeigt oben und unten. Das Resultat einer Fläche muss positiv sein.

Das lernst du

  • •Berechne Schnittpunkte als Integrationsgrenzen.
  • •Bestimme auf jedem Intervall den oberen Graphen.
  • •Integriere die Differenz und addiere positive Teilflächen.

Lernschritt

Beispiele nachvollziehen

Musteraufgabe 1

Einfach

Gerade und Parabel

Berechne die eingeschlossene Fläche zwischen g(x)=2x+3 und f(x)=x2.

  1. 1Schnittpunkte

    x2=2x+3⇒x=−1,3
  2. 2Obere Funktion

    Zwischen −1 und 3 liegt g über f.

  3. 3Integral

    A=∫−13​(2x+3−x2)dx=[x2+3x−3x3​]−13​=332​

Ergebnis

A=332​

Musteraufgabe 2

Mittel

Parabel unter einer Horizontalen

Berechne die Fläche zwischen y=4 und y=x2.

  1. 1Grenzen

    x2=4⇒x=±2
  2. 2Differenz

    4−x2≥0auf [−2,2]
  3. 3Auswerten

    A=∫−22​(4−x2)dx=332​

Ergebnis

A=332​

Lernschritt

Selbst rechnen

Aufgabe 1

Einfach

Zwei Geraden

Zwischen f(x)=x und g(x)=2−x auf [0,1]: Berechne die Fläche.

Aufgabe 2

Einfach

Parabelsegment

Berechne die Fläche zwischen y=1 und y=x2 von −1 bis 1.

Aufgabe 3

Einfach

Oben minus unten

Welche Differenz liefert eine positive Fläche, wenn f oberhalb von g liegt?

Aufgabe 4

Einfach

Grenzen finden

Wodurch erhältst du gewöhnlich die Grenzen einer vollständig eingeschlossenen Fläche?

Aufgabe 5

Mittel

Gerade über einer Parabel

Berechne die Fläche zwischen f(x)=2x und g(x)=x2 auf [0,2].

A=∫02​(2x−x2)dx
xy

Bearbeite die Aufgabe schriftlich. Vergleiche danach mit der Lösung.

Aufgabe 6

Mittel

Horizontale und Betragsgraph

Berechne die Fläche zwischen y=3 und y=∣x∣ auf [−2,2].

A=∫−22​(3−∣x∣)dx

Bearbeite die Aufgabe schriftlich. Vergleiche danach mit der Lösung.

Aufgabe 7

Anspruchsvoll

Zwei symmetrische Parabeln

Bestimme die vollständig eingeschlossene Fläche zwischen f(x)=x2 und g(x)=2−x2.

x2=2−x2

Aufgabe 8

Anspruchsvoll

Wechselnde obere Funktion

Berechne die gesamte eingeschlossene Fläche zwischen f(x)=x3 und g(x)=x.

x3=x