Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 2 Minuten sind 7 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 5 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 5:
=
=
≈ 14,042
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 5
zusammen:
B = 7 +
≈ 21.04
Integralanwendungen
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=2 sind 44 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 4 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 4:
=
=
=
=
≈ 218,542
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 4
zusammen:
B = 44 +
≈ 262.54
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
-3
-2
=
1,5
u2 =
-5
-
4
-2
=
-5
-2
-2
=
-7
-2
=
3,5
Da u=
1,5
< 3 ist u=
3,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Menge an Wasser in einem Wassertank zur Zeit x (in min) kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 3 ( 2x -2 ) 2 beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 2 Minuten durchschnittlich im Tank?
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
2
+0
∫
0
2
3
(
2x
-2
)
2
ⅆ
x
=
1
2
[
1
2
(
2x
-2
)
3
]
0
2
=
1
2
(
1
2
⋅
(
2⋅2
-2
)
3
-
1
2
⋅
(
2⋅0
-2
)
3
)
=
1
2
(
1
2
⋅
(
4
-2
)
3
-
1
2
⋅
( 0
-2
)
3
)
=
1
2
(
1
2
⋅
2
3
-
1
2
⋅
( -2 )
3
)
=
1
2
(
1
2
⋅8
-
1
2
⋅( -8 )
)
=
1
2
(
4
+4
)
=
1
2
·
8
=
4
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - e -3x +3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=2 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
2
u
-
e
-3x
+3
ⅆ
x
=
[
1
3
e
-3x
+3
]
2
u
=
1
3
e
-3u
+3
-
1
3
e
-3⋅2
+3
=
1
3
e
-3u
+3
-
1
3
e
-6
+3
=
1
3
e
-3u
+3
-
1
3
e
-3
Für u → ∞ gilt: A(u) =
1
3
e
-3u
+3
-
1
3
e
-3
→
0
-
1
3
e
-3
=
-
1
3
e
-3
≈ -0.017
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.017