ABI LF - Integrale hilfsmittelfrei bearbeiten
ABI LF - Integrale hilfsmittelfrei bearbeiten
Mini-Beschreibung: Bestimme einfache Stammfunktionen und bestimmte Integrale ohne Formelsammlung und WTR und interpretiere orientierte Flächen. Trainiere insbesondere Potenz-, Faktor- und Summenregel sowie bekannte Stammfunktionen.
Zielgruppe: Leistungsfach Mathematik, Vorbereitung auf das schriftliche Mathematik-Abitur in Baden-Württemberg.
Stand Prüfungsjahrgang 2027: Dieser Kurs trainiert gezielt den Teil A ohne Formelsammlung und WTR. Im Facherlass 2027 sind für das Leistungsfach 300 Minuten Gesamtbearbeitungszeit vorgesehen. Teil A umfasst zehn Aufgaben, von denen vier Pflichtaufgaben und zwei von sechs Wahlaufgaben bearbeitet werden; spätestens nach 110 Minuten wird Teil A abgegeben. Für andere Prüfungsjahrgänge gilt immer der jeweilige aktuelle Facherlass. Kultusministerium Baden-Württemberg: Termine und Informationen zum Abitur und Facherlass Abitur 2027.
Wichtig: GeoGebra, Lernvideos, LearningApps und KI sind hier Übungswerkzeuge. Sie sind nicht automatisch Prüfungshilfsmittel. KI-Ausgaben müssen mathematisch geprüft werden; sie ersetzen keinen Beweis und keine Begründung. Gib in digitalen Werkzeugen keine personenbezogenen Daten ein.

Einleitung
Im hilfsmittelfreien Abiturteil zählt nicht das Nachschlagen, sondern das sichere Erkennen von Strukturen. Du solltest aus einem Funktionsterm zügig eine Stammfunktion bilden, ein bestimmtes Integral exakt berechnen und das Vorzeichen des Integralwerts geometrisch deuten können.
Der Kernweg lautet:

Lernziele
Nach diesem aiMOOC kannst Du
- Stammfunktionen durch Rückwärtsdenken zur Ableitung bestimmen.
- Potenz-, Faktor- und Summenregel sicher kombinieren.
- bekannte Stammfunktionen zu , , und nutzen.
- bestimmte Integrale mit dem Hauptsatz exakt berechnen.
- orientierte Flächen oberhalb und unterhalb der -Achse unterscheiden.
- Integralwert und geometrischen Flächeninhalt klar trennen.
- mehrschrittige Abituraufgaben ohne Formelsammlung und WTR strukturiert lösen.
- fehlerhafte Rechenwege und Begründungen mathematisch prüfen.
Vorwissen-Check
Bearbeite die fünf Mini-Aufgaben zuerst ohne Hilfe.
A: Leite ab.
Lösung: .
B: Welche Zahl muss bei vor dem Term stehen, damit die Ableitung ergibt?
Lösung: , denn .
C: Berechne .
Lösung: .
D: Löse .
Lösung: oder .
E: Was bedeutet ein negativer Funktionswert im Flächenbild?
Lösung: Der Graph liegt an dieser Stelle unterhalb der -Achse.
Wenn A bis E sicher funktionieren, bist Du bereit für das eigentliche Abiturtraining.
Stammfunktionen sicher bilden
Eine Funktion heißt Stammfunktion von , wenn
.
Zu jeder Stammfunktion gehört eine ganze Familie:
mit .
Die Konstante verschwindet beim Ableiten.
Potenzregel
Für gilt:
.
Denkregel: Exponent um erhöhen, dann durch den neuen Exponenten teilen.
Beispiel:
.
Kontrolle durch Ableiten:
.
Faktorregel
Konstante Faktoren bleiben erhalten:
.
Beispiel:
.
Summenregel
Gliedweise integrieren:
.
Beispiel:
.
Bekannte Stammfunktionen
für .
Achtung: Die Potenzregel darf bei nicht eingesetzt werden.
Bestimmte Integrale berechnen
Ist eine Stammfunktion von , dann gilt der Hauptsatz:
.
Merksatz: obere Grenze einsetzen minus untere Grenze einsetzen.
Interaktives Beispiel 1: direkt rechnen
Berechne ohne Hilfsmittel:
.
Stopp: Bestimme zuerst selbst eine Stammfunktion.
Schritt 1: Stammfunktion
.
Schritt 2: Grenzen einsetzen
Schritt 3: Differenz
.
Kontrolle: Ableiten von ergibt wieder .
Visuelle Schrittfolge

Prüfungsroutine:
- Term gliedern.
- Stammfunktion bilden.
- Stammfunktion durch Ableiten kurz prüfen.
- obere Grenze einsetzen.
- untere Grenze einsetzen.
- subtrahieren und Ergebnis deuten.
Orientierte Fläche verstehen
Das bestimmte Integral liefert eine orientierte Flächenbilanz.

Bereiche oberhalb der -Achse zählen positiv, Bereiche unterhalb negativ.
Dabei stehen und hier für die positiven geometrischen Teilflächen.
Integralwert oder Flächeninhalt?
Für den Integralwert darf sich Positives und Negatives aufheben.
Für den geometrischen Flächeninhalt musst Du an Nullstellen aufteilen und Beträge der Teilintegrale addieren:
.
Interaktives Beispiel 2: Vorzeichenwechsel
Gegeben ist
auf .
Die Nullstellen sind
und .
Eine Stammfunktion ist
.
Integralwert:
.
Geometrischer Flächeninhalt:
.
Ergebnis: Integralwert und Flächeninhalt sind hier verschieden.

Was die Bilder wirklich zeigen

Die Animation zeigt die Idee, Flächen durch viele schmale Rechtecke zu erfassen. Für den schriftlichen Prüfungsjahrgang 2027 gehören Näherungsverfahren laut Facherlass nicht zu den geprüften Themen. Nutze die Animation deshalb nur zum Verständnis der Integralidee.

Übungen mit Hilfen und Feedback
Übung A: Potenz- und Faktorregel
Bestimme eine Stammfunktion zu
.
Hilfe: Integriere jeden Summanden einzeln.
Feedback und Lösung:
.
Kontrolle:
.
Übung B: bekannte Stammfunktionen
Bestimme eine Stammfunktion zu
.
Hilfe: bleibt beim Ableiten erhalten; wird zu .
Feedback und Lösung:
.
Übung C: bestimmtes Integral
Berechne
.
Hilfe: Eine Stammfunktion ist .
Feedback und Lösung:
, .
Also
.
Übung D: orientierte Fläche
Eine Funktion hat auf oberhalb der Achse eine Fläche von Flächeneinheiten und unterhalb der Achse eine Fläche von Flächeneinheiten. Bestimme den Integralwert.
Hilfe: Unterhalb der Achse wird negativ gezählt.
Feedback und Lösung:
.
Der Integralwert ist .
Übung E: Leistungsfach, mehrschrittig
Gegeben ist
.
- Bestimme eine Stammfunktion.
- Zeige rechnerisch, dass gilt.
- Begründe, warum daraus nicht folgt, dass zwischen Graph und -Achse keine Fläche liegt.
Hilfe: Prüfe zuerst die Symmetrie von .
Feedback und Lösung:
.
Da ungerade ist und das Intervall symmetrisch um liegt, heben sich die orientierten Teilflächen auf.
Der Integralwert bedeutet nur eine ausgeglichene Flächenbilanz. Die geometrischen Teilflächen können trotzdem positiv sein.
Fehleranalyse
Fehler 1: Potenzregel falsch herum
Falsch:
.
Hier wurde abgeleitet statt integriert.
Richtig:
.
Fehler 2: unteren Grenzwert vergessen
Falsch:
.
Richtig:
.
Fehler 3: Integralwert mit Fläche verwechseln
Aus
folgt nicht, dass keine Fläche zwischen Graph und Achse liegt.
Gegenbeispiel:
auf .
Die beiden Dreiecksflächen sind gleich groß, haben aber entgegengesetzte Orientierung.
Fehler 4: Betrag zu früh verwenden
Ungeeignet:
ist im Allgemeinen nicht der gesamte Flächeninhalt, wenn im Intervall das Vorzeichen wechselt.
Du musst an den Nullstellen aufteilen.
Fehler 5: Konstante beim bestimmten Integral
Bei einer Stammfunktion
kürzt sich heraus:
.
Deshalb muss beim bestimmten Integral kein konkreter Wert für gewählt werden.
Selbstkontrolle: 8-Minuten-Check
Bearbeite ohne Hilfsmittel.
- Bestimme eine Stammfunktion zu .
- Bestimme eine Stammfunktion zu .
- Berechne .
- Erkläre in einem Satz die Bedeutung eines negativen Integralwerts.
- Widerlege die Aussage: „Ist ein Integral null, dann ist die Funktion im ganzen Intervall null.“
Lösungen:
- .
- .
- .
- Die orientierte Flächenbilanz ist negativ; unterhalb der Achse überwiegt.
- Zum Beispiel auf : Das Integral ist null, aber ist nicht überall null.
Transfer: Integral als Veränderung
Ist eine Geschwindigkeit, dann beschreibt
die orientierte Ortsänderung.
Betrachte
für .
Es gilt
.
Das Objekt endet also wieder am Ausgangsort. Die zurückgelegte Strecke ist trotzdem nicht null.
Da bei das Vorzeichen wechselt, gilt:
.
Transferfrage: Welche Größe entspricht bei einer Geschwindigkeitsfunktion dem Integralwert, welche dem gesamten Flächeninhalt?
Antwort: Integralwert = Ortsänderung; gesamter Flächeninhalt unter dem Betrag = zurückgelegte Strecke.
Leistungsfach: Begründungen prüfen
Prüfe die Aussage:
„Wenn , dann ist keine Stammfunktion von , weil der Funktionsterm verändert wurde.“
Bewertung: Die Aussage ist falsch.
.
Also ist auch eine Stammfunktion von .
Prüfe außerdem:
„Für auf ist der Integralwert gleich dem geometrischen Flächeninhalt.“
Bewertung: Die Aussage ist richtig, sofern . Es gibt dann keine negativen Teilflächen, die abgezogen werden.
Dynamisches Modell
Verändere im GeoGebra-Modell Funktion, Grenzen und Rechteckzahl. Nutze das Modell zur Kontrolle Deiner geometrischen Vorstellung, nicht als Ersatz für den hilfsmittelfreien Rechenweg.

Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Funktion ist eine Stammfunktion von f von x gleich x hoch 3? (x^4/4 + C) (!3x^2 + C) (!x^4 + C) (!x^2/2 + C)
Was geschieht beim Integrieren einer Potenz x hoch n mit dem Exponenten? (Er wird um 1 erhöht) (!Er wird um 1 verringert) (!Er wird verdoppelt) (!Er bleibt unverändert)
Welche Stammfunktion gehört zu e hoch x? (e^x + C) (!x e^x + C) (!ln x + C) (!e hoch minus x + C)
Welche Stammfunktion gehört zu cos x? (sin x + C) (!minus sin x + C) (!cos x + C) (!minus cos x + C)
Wie berechnet man ein bestimmtes Integral mit einer Stammfunktion F? (F von b minus F von a) (!F von a minus F von b) (!F von a plus F von b) (!F von b geteilt durch F von a)
Wie zählt eine Fläche unterhalb der x Achse beim orientierten Integral? (Negativ) (!Positiv) (!Immer null) (!Doppelt)
Was muss für einen geometrischen Flächeninhalt bei einem Vorzeichenwechsel getan werden? (An Nullstellen aufteilen) (!Nur obere Grenze einsetzen) (!Alle Vorzeichen ignorieren) (!Nur die größte Teilfläche verwenden)
Warum verschwindet die Integrationskonstante beim bestimmten Integral? (Sie kürzt sich bei der Differenz heraus) (!Sie ist immer gleich null) (!Sie wird vor dem Einsetzen gelöscht) (!Sie gehört nur zur Ableitung)
Welche Aussage zu einem Integralwert von null ist richtig? (Positive und negative Beiträge können sich aufheben) (!Die Funktion ist überall null) (!Es existiert keine Fläche) (!Die Grenzen müssen gleich sein)
Welcher Sonderfall wird nicht mit der normalen Potenzregel integriert? (x hoch minus 1) (!x hoch 2) (!x hoch 3) (!x hoch 5)
Memory
| Potenzregel | Exponent erhöhen und durch den neuen Exponenten teilen |
| Faktorregel | Konstante Faktoren bleiben beim Integrieren erhalten |
| Summenregel | Summanden einzeln integrieren |
| Stammfunktion | Ableitung ergibt die Ausgangsfunktion |
| Hauptsatz | Bestimmtes Integral als Differenz von Stammfunktionswerten |
| Orientierte Fläche | Bereiche unter der Achse zählen negativ |
| Nullstelle | Stelle zum Aufteilen bei einem Vorzeichenwechsel |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Potenzregel | Stammfunktion von Potenzen |
| Faktorregel | Konstante vor dem Funktionsterm |
| Hauptsatz | Auswertung mit oberer und unterer Grenze |
| Nullstelle | Trennstelle für geometrische Teilflächen |
| Integralwert | Orientierte Flächenbilanz |
Kreuzworträtsel
| Stammfunktion | Welche Funktion wird beim bestimmten Integral ausgewertet? |
| Potenzregel | Welche Regel erhöht beim Integrieren den Exponenten? |
| Faktorregel | Welche Regel behandelt konstante Vorfaktoren? |
| Summenregel | Welche Regel erlaubt gliedweises Integrieren? |
| Vorzeichen | Was entscheidet über positive oder negative Orientierung einer Teilfläche? |
| Integralwert | Wie heißt die orientierte Flächenbilanz? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Stammfunktionen-Kartei: Erstelle zehn Karteikarten mit Funktion auf der Vorderseite und passender Stammfunktion auf der Rückseite. Prüfe jede Lösung durch Ableiten.
- Fehlerdetektiv Integralrechnung: Erfinde drei typische falsche Stammfunktionen und erkläre jeweils präzise den Fehler.
- Integral-Skizze: Zeichne einen Graphen mit positiver und negativer Teilfläche und markiere, welche Bereiche im Integral addiert bzw. subtrahiert werden.
- Hilfsmittelfreier Kurztest: Entwirf fünf Aufgaben, die ohne Formelsammlung und WTR in zehn Minuten lösbar sind.
Standard
- Rechenweg erklären: Nimm eine mehrgliedrige Polynomfunktion auf und kommentiere jeden Schritt vom Funktionsterm bis zum bestimmten Integral.
- Integralwert und Fläche vergleichen: Erstelle ein eigenes Beispiel, bei dem Integralwert und geometrischer Flächeninhalt verschieden sind, und begründe den Unterschied.
- GeoGebra-Kontrolle: Löse ein bestimmtes Integral zuerst vollständig von Hand und prüfe erst danach den Graphen und Integralwert in GeoGebra. Dokumentiere mögliche Abweichungen.
- Geschwindigkeit und Weg: Entwickle ein Bewegungsbeispiel mit Richtungswechsel und unterscheide Ortsänderung und zurückgelegte Strecke.
Schwer
- Symmetriebegründung: Formuliere und begründe eine Regel für Integrale ungerader Funktionen über symmetrische Intervalle. Prüfe sie an zwei Beispielen.
- Gegenbeispiel konstruieren: Widerlege die Behauptung, aus einem Integralwert von null folge eine überall verschwindende Funktion. Gib mindestens zwei strukturell verschiedene Gegenbeispiele an.
- Abituraufgabe entwickeln: Entwirf eine mehrschrittige hilfsmittelfreie Leistungsfach-Aufgabe zu Stammfunktion, Integralwert und Flächendeutung samt Erwartungshorizont.
- KI-Rechenweg prüfen: Lass eine KI einen Integral-Rechenweg erzeugen, anonymisiere alle Eingaben, prüfe jeden mathematischen Schritt und korrigiere Fehler mit eigener Begründung. Die KI-Antwort gilt nicht als Beweis.


Lernkontrolle
- Verfahrenswahl Integralrechnung: Begründe, warum bei zur Bestimmung des geometrischen Flächeninhalts auf eine Aufteilung des Intervalls nötig ist, für den Integralwert aber nicht.
- Begründung prüfen: Eine Schülerin sagt: „Das Integral ist null, also gibt es keine Fläche.“ Analysiere die Aussage und formuliere eine mathematisch korrekte Version.
- Transfer Bewegung: Eine Geschwindigkeitsfunktion wechselt einmal das Vorzeichen. Erläutere, wie Du aus dem Graphen sowohl Ortsänderung als auch zurückgelegte Strecke bestimmst.
- Strategie ohne Hilfsmittel: Beschreibe eine robuste Reihenfolge zum Lösen eines bestimmten Integrals, die typische Vorzeichen- und Einsetzfehler minimiert.
- Parameteridee: Für sollst Du ohne vollständige Fallunterscheidung erläutern, welche Rolle der Parameter für Nullstellen und orientierte Fläche spielt.
- Beweis durch Ableiten: Begründe allgemein, warum zwei Stammfunktionen derselben Funktion sich nur um eine Konstante unterscheiden.
Kompetenzcheck
Prüfe Dich selbst. Du bist bereit für den nächsten Kurs, wenn Du jeden Punkt ohne digitale Hilfe sicher zeigen kannst.
- Ich kann zu einem Polynom eine Stammfunktion fehlerfrei bilden und durch Ableiten kontrollieren.
- Ich kann Faktor-, Summen- und Potenzregel kombiniert anwenden.
- Ich kenne die Standardstammfunktionen zu , , und .
- Ich kann sicher und mit korrekter Klammerung auswerten.
- Ich kann Integralwert und geometrischen Flächeninhalt unterscheiden.
- Ich kann bei Vorzeichenwechseln geeignete Nullstellen als Intervallgrenzen verwenden.
- Ich kann einen fehlerhaften Lösungsweg mathematisch begründet zurückweisen.
- Ich kann ein Ergebnis im Sachzusammenhang deuten.
Reflexion
Beantworte kurz:
- Welche Integrationsregel erkennst Du inzwischen sofort?
- Bei welchem Schritt passieren Dir noch Vorzeichenfehler?
- Kontrollierst Du Stammfunktionen konsequent durch Ableiten?
- Kannst Du erklären, warum ein Integralwert null sein kann, obwohl Flächen vorhanden sind?
- Welche Aufgabe würdest Du im Teil A zuerst wählen und nach welchem mathematischen Kriterium?
Folgekurs
Empfohlene nächste Schritte:
- ABI LF - Flächen zwischen Graphen hilfsmittelfrei bearbeiten
- ABI LF - Integralfunktionen und Hauptsatz begründen
- ABI LF - Analysis Teil A unter Zeitdruck trainieren
- ABI LF - Eine vollständige Mathematik-Abiturprüfung simulieren
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:
- fehlerfreie Bildung elementarer Stammfunktionen;
- sichere Anwendung von Potenz-, Faktor- und Summenregel;
- korrekte Auswertung bestimmter Integrale mit ;
- nachvollziehbare Rechenwege ohne unnötige Sprünge;
- sichere Unterscheidung zwischen Integralwert und geometrischem Flächeninhalt;
- begründetes Aufteilen an Nullstellen;
- mathematisch korrekte Interpretation orientierter Flächen;
- Prüfung eigener und fremder Lösungswege durch Ableiten, Einsetzen und Plausibilitätskontrolle;
- selbstständige Verfahrenswahl auf Leistungsfachniveau.
OERs zum Thema
Freie Medien im Kurs: Die eingebundenen Wikimedia-Commons-Dateien sind über ihre jeweilige Dateibeschreibungsseite mit Lizenz- und Urheberangaben dokumentiert. Die YouTube-Videos werden eingebettet und nicht erneut hochgeladen.
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