Aufgabenbeispiele von Anwendungen

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Integralanwendungen BF

Beispiel:

Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 6 ( x -3 ) 3 (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 5s hat er bereits 4 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 7 Sekunden?

Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 5 und 7:
5 7 6 ( x -3 ) 3 x
= 5 7 6 ( x -3 ) -3 x

= [ -3 ( x -3 ) -2 ] 5 7

= [ - 3 ( x -3 ) 2 ] 5 7

= - 3 ( 7 -3 ) 2 + 3 ( 5 -3 ) 2

= - 3 4 2 + 3 2 2

= -3( 1 16 ) +3( 1 4 )

= - 3 16 + 3 4

= - 3 16 + 12 16

= 9 16


≈ 0,563
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 5 und der Änderung zwischen 5 und 7 zusammen:
B = 4 + 9 16 = 73 16 ≈ 4.56

Integralanwendungen

Beispiel:

Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 3 3x -5 (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 7 s hat er bereits 6 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 10 Sekunden?

Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 7 und 10:
7 10 3 3x -5 x
= 7 10 3 ( 3x -5 ) 1 2 x

= [ 2 3 ( 3x -5 ) 3 2 ] 7 10

= [ 2 3 ( 3x -5 ) 3 ] 7 10

= 2 3 ( 310 -5 ) 3 - 2 3 ( 37 -5 ) 3

= 2 3 ( 30 -5 ) 3 - 2 3 ( 21 -5 ) 3

= 2 3 ( 25 ) 3 - 2 3 ( 16 ) 3

= 2 3 5 3 - 2 3 4 3

= 2 3 125 - 2 3 64

= 250 3 - 128 3

= 122 3


≈ 40,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 7 und der Änderung zwischen 7 und 10 zusammen:
B = 6 + 122 3 = 140 3 ≈ 46.67

Integralfunktion - Gleichung

Beispiel:

Bestimme u > 0 so, dass 0 u 1,4 e 0,2x -0,3 x = 13

Lösung einblenden
0 u 1,4 e 0,2x -0,3 x

= [ 7 e 0,2x -0,3 ] 0 u

= 7 e 0,2u -0,3 -7 e 0,20 -0,3

= 7 e 0,2u -0,3 -7 e 0 -0,3

= 7 e 0,2u -0,3 -7 e -0,3

Diese Integralfunktion soll ja den Wert 13 annehmen, deswegen setzen wir sie gleich :

7 e 0,2u -0,3 -7 e -0,3 = 13 | +7 e -0,3
7 e 0,2u -0,3 = 7 e -0,3 +13
7 e 0,2u -0,3 = 18,1857 |:7
e 0,2u -0,3 = 2,598 |ln(⋅)
0,2u -0,3 = ln( 2,598 )
0,2u -0,3 = 0,9547 | +0,3
0,2u = 1,2547 |:0,2
u = 6,2735

Mittelwerte

Beispiel:

Die Menge an Wasser in einem Wassertank zur Zeit x (in min) kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 6 e x -1 beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 4 Minuten durchschnittlich im Tank?

Lösung einblenden

Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:

m = 1 4 +0 0 4 6 e x -1 x

= 1 4 [ 6 e x -1 ] 0 4

= 1 4 ( 6 e 4 -1 -6 e 0 -1 )

= 1 4 ( 6 e 3 -6 e -1 )


≈ 29,576

uneigentliche Integrale

Beispiel:

Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 ( x ) 2 schließt mit der x-Achse, der Geraden x=2 und der y-Achse 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 2 - 2 ( x ) 2 x
= u 2 - 2 x 2 x
= u 2 -2 x -2 x

= [ 2 x -1 ] u 2

= [ 2 x ] u 2

= 2 2 - 2 u

= 2( 1 2 ) - 2 u

= 1 - 2 u

Für u → 0 (u>0, also von rechts) gilt: A(u) = 1 - 2 u -