Im Prinzip wollen wir die zu bemalende Fläche berechnen. Diese ergibt sich aus der Fläche der Mauer ohne das Tor (Rechteck) minus die Fläche des Tors. Die Fläche des Rechtecks zu berechnen stellt kein Problem dar, A = 10m * (2m + 4m + 2m) = 80m².
Die Fläche des Tors, das eine Parabel ist, können wir mithilfe der Integralrechnung berechnen. Dafür brauchen wir aber erstmal die Funktionsgleichung und damit ein Koordinatensystem. Wir legen die x-Achse als die untere Linie der Mauer fest und die y-Achse soll durch den Scheitel der Parabel verlaufen (zeichne dir das evtl. auf, dann kannst du es dir besser vorstellen). Dann wissen wir, dass die Parabel in x-Richtung nicht verschoben ist, in y-Richtung um 4,8m. In Scheitelpunktform haben wir dann:
y = a * (x-0m)² + 4,8m = ax²+4,8m
Jetzt lesen wir einen Punkt ab, zum Beispiel P(-2/0), am linken "Fuß" der Parabel (die Nullstelle). Das setzen wir ein und lösen nach a auf:
0 = a*(-2)² + 4,8m
-4,8m = 4*a
a = -1,2
Die Gleichung der Parabel lautet: f(x) = -1,2x²+4,8
Das können wir integrieren:
F(x) = -0,4x³ + 4,8x
Jetzt brauchen wir nur noch die Integrationsgrenzen. In unserem Fall liegen die bei -2 und 2.
Das setzen wir jetzt ein und rechnen aus:
(-0,4 * 2³ + 4,8 * 2) - (-0,4 * (-2)³ + 4,8 * (-2)) = 12,8
Wir haben in m gerechnet, deshalb beträgt der Flächeninhalt der Parabel und damit - zurück zur eigentlichen Aufgabe - des Tors 12,8m².
Für den zu bemalenden Flächeninhalt gilt dann:
80m² - 12,8m² = 67,2m²
Ein Quadratmeter soll 25€ kosten, dann kostet die Malerei insgesamt
67,2m² * 25€ = 1680€