Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=0 sind 76 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 2:
=
=
=
≈ 12,285
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 2
zusammen:
B = 76 +
≈ 88.28
Integralanwendungen
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach s hat er bereits 15 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 81,333
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 15 + = ≈ 96.33
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 2 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
81
|
=
-9
|
| u2 |
= |
81
|
=
9
|
Da u=
-9
< 2 ist u=
9
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= cos( 2x - π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 1 2 π und 3 2 π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
2
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
3
2
π
cos(
2x
- π)
ⅆ
x
=
1
π
[
1
2
⋅
sin(
2x
- π)
]
1
2
π
3
2
π
=
1
π
·
(
1
2
⋅
sin(
2⋅(
3
2
π )
- π)
-
1
2
⋅
sin(
2⋅(
1
2
π )
- π)
)
=
1
π
·
(
1
2
⋅
sin(2π)
-
1
2
⋅
sin(0)
)
=
1
π
·
(
1
2
⋅0
-
1
2
⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 ( x -1 ) 3 schließt mit der x-Achse, der Geraden x=2 und der Geraden x=1 eine nach oben bzw. unten offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
u
2
-
2
(
x
-1
)
3
ⅆ
x
=
∫
u
2
-2
(
x
-1
)
-3
ⅆ
x
=
[
(
x
-1
)
-2
]
u
2
=
[
1
(
x
-1
)
2
]
u
2
=
1
(
2
-1
)
2
-
1
(
u
-1
)
2
=
1
1
2
-
1
(
u
-1
)
2
=
1
-
1
(
u
-1
)
2
=
-
1
(
u
-1
)
2
+1
Für u → 1 (u>1, also von rechts) gilt: A(u) =
-
1
(
u
-1
)
2
+1
→
-∞