Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 0 Minuten sind 18 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 2 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 2:
=
=
=
≈ 0,361
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 2
zusammen:
B = 18 +
≈ 18.36
Integralanwendungen
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 2s hat er bereits 9 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 4 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 4:
=
=
=
=
=
=
≈ 0,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 4
zusammen:
B = 9 + = ≈ 9.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
56,25
|
=
-7,5
|
| u2 |
= |
56,25
|
=
7,5
|
Da u=
-7,5
< 3 ist u=
7,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 5⋅ sin( 2x + π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur 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
5⋅
sin(
2x
+ π)
ⅆ
x
=
2
π
[
-
5
2
⋅
cos(
2x
+ π)
]
1
2
π
π
=
2
π
·
(
-
5
2
⋅
cos(
2⋅π
+ π)
+
5
2
⋅
cos(
2⋅(
1
2
π )
+ π)
)
=
2
π
·
(
-
5
2
⋅
cos(3π)
+
5
2
⋅
cos(2π)
)
=
2
π
·
(
-
5
2
⋅( -1 )
+
5
2
⋅1
)
=
2
π
·
(
5
2
+
5
2
)
=
2
π
·
(
2,5
+2,5
)
=
2
π
·
5
=
10
π
≈ 3,183
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 1 ( 3x -5 ) 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
(
3x
-5
)
3
ⅆ
x
=
∫
3
u
(
3x
-5
)
-3
ⅆ
x
=
[
-
1
6
(
3x
-5
)
-2
]
3
u
=
[
-
1
6
(
3x
-5
)
2
]
3
u
=
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
6
(
3⋅3
-5
)
2
=
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
6
(
9
-5
)
2
=
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
6⋅
4
2
=
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
6
⋅(
1
16
)
=
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
96
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
6
(
3u
-5
)
2
+
1
96
→
0
+
1
96
=
1
96
≈ 0.01
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.01