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Eine Stammfunktion oder ein unbestimmtes Integral ist eine mathematische Funktion, die man in der Differentialrechnung, einem Teilgebiet der Analysis, untersucht. Es kann je nach Kontext erforderlich sein, zwischen diesen beiden Begriffen zu unterscheiden (siehe Abschnitt "Unbestimmtes Integral"). Definition [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Unter einer Stammfunktion einer reellen Funktion versteht man eine differenzierbare Funktion deren Ableitungsfunktion mit übereinstimmt. Ist also auf einem Intervall definiert, so muss auf definiert und differenzierbar sein, und es muss für jede Zahl aus gelten: Existenz und Eindeutigkeit [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Jede auf einem Intervall stetige Funktion besitzt eine Stammfunktion. Nach dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung ist nämlich integrierbar und die Integralfunktion ist eine Stammfunktion von. Ist auf integrierbar, aber nicht überall stetig, dann existiert zwar die Integralfunktion, sie braucht jedoch an den Stellen, an denen nicht stetig ist, nicht differenzierbar zu sein, ist also im Allgemeinen keine Stammfunktion.
[4] Beispiele [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Eine Stammfunktion der Polynomfunktion ist beispielsweise. Die Konstante wurde dabei frei gewählt, in diesem Fall konnte diese Stammfunktion durch Umkehrung elementarer Ableitungsregeln gewonnen werden. Betrachtet man die Funktion dann gilt. Die Abbildung ist auf eine Stammfunktion von, nicht jedoch auf ganz, denn ist für nicht differenzierbar. Anwendung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Ist eine auf dem kompakten, also endlichen und abgeschlossenen Intervall stetige (oder allgemeiner Riemann-integrierbare [5]) Funktion, so lässt sich mit Hilfe einer beliebigen Stammfunktion von das bestimmte Integral von über berechnen: Stammfunktionen werden daher für verschiedene Berechnungen benötigt, z. B. : für das Bestimmen der Größe einer Fläche, die von Funktionsgraphen begrenzt wird Volumenberechnung für Rotationskörper Abgeschlossenheit/Integrationsregeln [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Für das Differenzieren gibt es einfache Regeln.
Notwendig für die Existenz einer Stammfunktion ist, dass die Funktion den Zwischenwertsatz erfüllt. Dies folgt aus dem Zwischenwertsatz für Ableitungen. Besitzt eine Funktion eine Stammfunktion, so besitzt sie sogar unendlich viele. Ist nämlich eine Stammfunktion von, so ist für jede beliebige reelle Zahl auch die durch definierte Funktion eine Stammfunktion von. Ist der Definitionsbereich von ein Intervall, so erhält man auf diese Art alle Stammfunktionen: Sind und zwei Stammfunktionen von, so ist konstant. Ist der Definitionsbereich von kein Intervall, so ist die Differenz zweier Stammfunktionen von nicht notwendigerweise konstant, aber lokal konstant, das heißt, konstant auf jeder zusammenhängenden Teilmenge des Definitionsbereichs. Unbestimmtes Integral [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Der Begriff des unbestimmten Integrals wird in der Fachliteratur nicht einheitlich verwendet. Zum einen wird das unbestimmte Integral von als Synonym für eine Stammfunktion verstanden. [1] Das Problem dieser Definition ist, dass der Ausdruck widersinnig ist.
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