Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=2 sind 71 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 5 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 5:
=
=
=
=
≈ 1640,872
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 5
zusammen:
B = 71 +
≈ 1711.87
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 20 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 81,333
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 20 + = ≈ 101.33
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
=
|
|
= |
0 |
|:2 |
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
12
2
=
6
u2 =
1
-
121
2
=
1
-11
2
=
-10
2
=
-5
Da u=
-5
< 1 ist u=
6
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 3⋅ sin( 3x + π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 0 und π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
π+0
∫
0
π
3⋅
sin(
3x
+ π)
ⅆ
x
=
1
π
[
-
cos(
3x
+ π)
]
0
π
=
1
π
·
(
-
cos(
3⋅π
+ π)
+
cos(
3⋅( 0 )
+ π)
)
=
1
π
·
(
-
cos(4π)
+
cos(π)
)
=
1
π
·
(
-1
-1
)
=
-1
-1
π
=
-2
π
=
-
2
π
≈ -0,637
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 ( x -3 ) 3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=4 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
4
u
-
3
(
x
-3
)
3
ⅆ
x
=
∫
4
u
-3
(
x
-3
)
-3
ⅆ
x
=
[
3
2
(
x
-3
)
-2
]
4
u
=
[
3
2
(
x
-3
)
2
]
4
u
=
3
2
(
u
-3
)
2
-
3
2
(
4
-3
)
2
=
3
2
(
u
-3
)
2
-
3
2⋅
1
2
=
3
2
(
u
-3
)
2
-
3
2
⋅1
=
3
2
(
u
-3
)
2
-
3
2
Für u → ∞ gilt: A(u) =
3
2
(
u
-3
)
2
-
3
2
→
0
-
3
2
=
-
3
2
≈ -1.5
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 1.5