Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 1 Minuten sind 14 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 3 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 3:
=
=
=
≈ 3,627
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 3
zusammen:
B = 14 +
≈ 17.63
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 12 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 186,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 12 + = ≈ 198.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
20,25
|
=
-4,5
|
| u2 |
= |
20,25
|
=
4,5
|
Da u=
-4,5
< 0 ist u=
4,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Bestimme den Mittelwert der Funktionswerte von f mit f(x)= 5⋅ sin( 3x + π) 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
5⋅
sin(
3x
+ π)
ⅆ
x
=
1
π
[
-
5
3
⋅
cos(
3x
+ π)
]
1
2
π
3
2
π
=
1
π
·
(
-
5
3
⋅
cos(
3⋅(
3
2
π )
+ π)
+
5
3
⋅
cos(
3⋅(
1
2
π )
+ π)
)
=
1
π
·
(
-
5
3
⋅
cos(
11
2
π)
+
5
3
⋅
cos(
5
2
π)
)
=
1
π
·
(
-
5
3
⋅0
+
5
3
⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= e -x +2 schließt mit der x-Achse und der y-Achse eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
0
u
e
-x
+2
ⅆ
x
=
[
-
e
-x
+2
]
0
u
=
-
e
-u
+2
+
e
-0
+2
=
-
e
-u
+2
+
e
2
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
e
-u
+2
+
e
2
→
0
+
e
2
=
e
2
≈ 7.389
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 7.389