167, 168
Dritter Abschnitt. Grundlagen der Integralrechnung.
Figur 56.
Das Problem der Quadratur beliebiger Flächenstücke ist
somit auf das der Quadratur von Normalflächenstücken zurück
geführt.
168. Die Grundformel der Quadratur. Es werde also jetzt ein
Normalflächenstück AA' B' B (Figur 56) betrachtet. Sein Flächeninhalt
sei F, das Kurvenstück AB habe die Gleichung
y =/G*0‘
Da dieses Kurvenstück mit jeder Vertikalen nur einen Punkt gemein
haben soll, so ist f(oc) eine eindeutige Funktion.
Es sei ferner 0 A! — a, 0 B' = fr, daher
A'A=f(a), B'B=f(b);
/ («) und f (b) sind beide > 0, / (x) im ganzen
Intervall > 0. Der Figur entsprechend möge
a <C.b angenommen werden. Ferner sei die
Funktion f(x) zunächst zwischen den Werten a
und b monoton (134), sodaß also die Kurve A B
entweder beständig steigt oder beständig fällt.
In der Figur ist der erste Fall angenommen.
Man teile nun die Strecke A'B\ die dem Intervall a^yb der
Abszisse x entspricht, durch Zwischenpunkte in Teilintervalle (die
einander nicht etwa gleich zu sein brauchen) und ziehe die zugehörigen
Ordinaten. Hiedurch zerfällt die Fläche F in Streifen. In der Figur
ist diese Zerteilung angedeutet.
Nun betrachte man einen dieser Streifen; in Figur 57 ist ein
solcher in vergrößertem Maßstab herausgezeichnet. Man ziehe an irgend
einer Stelle der Basis des Streifens (es kann auch der linke
oder der rechte Endpunkt dieser Basis gewählt werden) die
Kurvenordinate; ferner ziehe man durch die Endpunkte
dieser Ordinate, sowie der linken und der rechten Rand
ordinate Horizontale. Die drei Rechtecke, die nach oben durch
diese drei Horizontalen abgegrenzt werden, seien der Reihe
nach -ß, Bi, B,- diese Zeichen sollen auch zugleich zur
Bezeichnung der Flächeninhalte dieser Rechtecke dienen.
Wie sofort zu sehen, liegt B zwischen Bi und B r oder es
ist einem dieser beiden Werte gleich. Der Inhalt des Streifens liegt
ebenfalls zwischen B/ und B r . Man kann daraus schließen, daß der
Inhalt des Streifens sich von B jedenfalls nicht um mehr unterscheidet,
als der Unterschied der beiden Rechtecke Bi und B r ausmacht. Dieser
Unterschied hat eine einfache geometrische Bedeutung; er ist das kleine
in der Figur schraffierte Rechteck.
Figrir 57.