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 4s hat er bereits 18 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 6 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 4 und 6:
=
=
=
=
=
=
=
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 4 und der Änderung zwischen 4 und 6
zusammen:
B = 18 + =
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 5 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 61,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 5 + = ≈ 66.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
58
-8
=
-7,25
u2 =
-1
-
3481
-8
=
-1
-59
-8
=
-60
-8
=
7,5
Da u=
-7,25
< 0 ist u=
7,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Bestimme den Mittelwert der Funktionswerte von f mit f(x)= 2⋅ sin( 3x - 1 2 π) zwischen 1 2 π und π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
π
2⋅
sin(
3x
-
1
2
π)
ⅆ
x
=
2
π
[
-
2
3
⋅
cos(
3x
-
1
2
π)
]
1
2
π
π
=
2
π
·
(
-
2
3
⋅
cos(
3⋅π
-
1
2
π)
+
2
3
⋅
cos(
3⋅(
1
2
π )
-
1
2
π)
)
=
2
π
·
(
-
2
3
⋅
cos(
5
2
π)
+
2
3
⋅
cos(π)
)
=
2
π
·
(
-
2
3
⋅0
+
2
3
⋅( -1 )
)
=
2
π
·
(
0
-
2
3
)
=
2
π
·
(
0
-
2
3
)
=
2
π
·
(
-
2
3
)
=
-
4
3
π
≈ -0,424
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 1 ( 2x -4 ) 3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=3 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
3
u
1
(
2x
-4
)
3
ⅆ
x
=
∫
3
u
(
2x
-4
)
-3
ⅆ
x
=
[
-
1
4
(
2x
-4
)
-2
]
3
u
=
[
-
1
4
(
2x
-4
)
2
]
3
u
=
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
4
(
2⋅3
-4
)
2
=
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
4
(
6
-4
)
2
=
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
4⋅
2
2
=
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
4
⋅(
1
4
)
=
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
16
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
4
(
2u
-4
)
2
+
1
16
→
0
+
1
16
=
1
16
≈ 0.063
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.063