Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 1 Minuten sind 12 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 2 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 2:
=
=
≈ 1,163
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 2
zusammen:
B = 12 +
≈ 13.16
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 19 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 40,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 19 + = ≈ 59.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
36
|
=
-6
|
| u2 |
= |
36
|
=
6
|
Da u=
-6
< 3 ist u=
6
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)= 4 3x -4 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 3 und Minute 5.
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
5
-3
∫
3
5
4
3x
-4
ⅆ
x
=
1
2
∫
3
5
4
(
3x
-4
)
-1
ⅆ
x
=
1
2
[
4
3
ln(
|
3x
-4
|
)
]
3
5
=
1
2
(
4
3
ln(
|
3⋅5
-4
|
)
-
4
3
ln(
|
3⋅3
-4
|
)
)
=
1
2
(
4
3
ln(
|
15
-4
|
)
-
4
3
ln(
|
9
-4
|
)
)
=
1
2
(
4
3
ln(
11
)
-
4
3
ln(
|
9
-4
|
)
)
=
1
2
(
4
3
ln(
11
)
-
4
3
ln(
5
)
)
≈ 0,526
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 ( 3x -7 ) 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
-
2
(
3x
-7
)
3
ⅆ
x
=
∫
3
u
-2
(
3x
-7
)
-3
ⅆ
x
=
[
1
3
(
3x
-7
)
-2
]
3
u
=
[
1
3
(
3x
-7
)
2
]
3
u
=
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
3
(
3⋅3
-7
)
2
=
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
3
(
9
-7
)
2
=
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
3⋅
2
2
=
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
3
⋅(
1
4
)
=
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
12
Für u → ∞ gilt: A(u) =
1
3
(
3u
-7
)
2
-
1
12
→
0
-
1
12
=
-
1
12
≈ -0.083
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.083