Integralanwendungen BF
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 5 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 65,333
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 5 + = ≈ 70.33
Integralanwendungen
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=0 sind 20 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 2:
=
=
=
≈ 0,865
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 2
zusammen:
B = 20 +
≈ 20.86
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
=
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
26
-4
=
-6,5
u2 =
-2
-
784
-4
=
-2
-28
-4
=
-30
-4
=
7,5
Da u=
-6,5
< 1 ist u=
7,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Bestimme den Mittelwert der Funktionswerte von f mit f(x)= 2⋅ sin( x + 1 2 π) zwischen 0 und π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
π+0
∫
0
π
2⋅
sin(
x
+
1
2
π)
ⅆ
x
=
1
π
[
-2⋅
cos(
x
+
1
2
π)
]
0
π
=
1
π
·
(
-2⋅
cos(
π
+
1
2
π)
+2⋅
cos(
0
+
1
2
π)
)
=
1
π
·
(
-2⋅
cos(
3
2
π)
+2⋅
cos(
1
2
π)
)
=
1
π
·
(
-2⋅0
+2⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 1 ( -3x +4 ) 2 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=2 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
2
u
-
1
(
-3x
+4
)
2
ⅆ
x
=
∫
2
u
-
(
-3x
+4
)
-2
ⅆ
x
=
[
-
1
3
(
-3x
+4
)
-1
]
2
u
=
[
-
1
3(
-3x
+4
)
]
2
u
=
-
1
3(
-3u
+4
)
+
1
3(
-3⋅2
+4
)
=
-
1
3(
-3u
+4
)
+
1
3(
-6
+4
)
=
-
1
3(
-3u
+4
)
+
1
3
( -2 )
=
-
1
3(
-3u
+4
)
+
1
3
⋅(
-
1
2
)
=
-
1
3(
-3u
+4
)
-
1
6
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
3(
-3u
+4
)
-
1
6
→
0
-
1
6
=
-
1
6
≈ -0.167
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.167