Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 3 Minuten sind 6 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 4 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 3 und 4:
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 0,003
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 3 und der Änderung zwischen 3 und 4
zusammen:
B = 6 + = ≈ 6
Integralanwendungen
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 3s hat er bereits 12 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 6 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 3 und 6:
=
=
=
=
=
=
=
=
= 4,5
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 3 und der Änderung zwischen 3 und 6
zusammen:
B = 12 + = ≈ 16.5
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
72,25
|
=
-8,5
|
| u2 |
= |
72,25
|
=
8,5
|
Da u=
-8,5
< 1 ist u=
8,5
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)= 6 ( x -3 ) 3 +3x beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 1 Minuten durchschnittlich im Tank?
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
1
+0
∫
0
1
(
6
(
x
-3
)
3
+3x
)
ⅆ
x
=
1
[
3
2
(
x
-3
)
4
+
3
2
x
2
]
0
1
=
3
2
⋅
(
1
-3
)
4
+
3
2
⋅
1
2
- (
3
2
⋅
( 0
-3
)
4
+
3
2
⋅
0
2
)
=
3
2
⋅
( -2 )
4
+
3
2
⋅1
- (
3
2
⋅
( -3 )
4
+
3
2
⋅0
)
=
3
2
⋅16
+
3
2
- (
3
2
⋅81
+0)
=
24
+
3
2
- (
243
2
+0)
=
24
+1,5
- (
121,5
+0)
=
25,5
-121,5
=
-96
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 x -2 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 11 und der Geraden x=2 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
11
-
3
x
-2
ⅆ
x
=
∫
u
11
-3
(
x
-2
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
-6
(
x
-2
)
1
2
]
u
11
=
[
-6
x
-2
]
u
11
=
-6
11
-2
+6
u
-2
=
-6
9
+6
u
-2
=
-6⋅3
+6
u
-2
=
-18
+6
u
-2
Für u → 2 (u>2, also von rechts) gilt: A(u) =
6
u
-2
-18
→
0
-18
=
-18
≈ -18
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 18