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 10 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 98,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 10 + = ≈ 108.67
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 42 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 1 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 1:
=
=
=
=
≈ 1,9
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 1
zusammen:
B = 42 +
≈ 43.9
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
45
-10
=
-4,5
u2 =
-5
-
2500
-10
=
-5
-50
-10
=
-55
-10
=
5,5
Da u=
-4,5
< 0 ist u=
5,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Menge eines Wirkstoffs im Blut eines Patienten kann zur Zeit x (in min) näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 3 x -2 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 3 und Minute 4.
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
4
-3
∫
3
4
3
x
-2
ⅆ
x
=
1
∫
3
4
3
(
x
-2
)
-1
ⅆ
x
=
1
[
3
ln(
|
x
-2
|
)
]
3
4
=
3
ln(
|
4
-2
|
)
-3
ln(
|
3
-2
|
)
=
3
ln(
2
)
-3
ln(
|
3
-2
|
)
=
3
ln(
2
)
-3
ln(
1
)
=
3
ln(
2
)
+0
=
3
ln(
2
)
≈ 2,079
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 x -3 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 7 und der Geraden x=3 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
7
-
2
x
-3
ⅆ
x
=
∫
u
7
-2
(
x
-3
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
-4
(
x
-3
)
1
2
]
u
7
=
[
-4
x
-3
]
u
7
=
-4
7
-3
+4
u
-3
=
-4
4
+4
u
-3
=
-4⋅2
+4
u
-3
=
-8
+4
u
-3
Für u → 3 (u>3, also von rechts) gilt: A(u) =
4
u
-3
-8
→
0
-8
=
-8
≈ -8
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 8