Integralanwendungen BF
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 2s hat er bereits 4 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 4 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 4:
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 0,113
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 4
zusammen:
B = 4 + = ≈ 4.11
Integralanwendungen
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=0 sind 77 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 1 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 1:
=
=
=
≈ 0,017
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 1
zusammen:
B = 77 +
≈ 77.02
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
16
|
=
-4
|
| u2 |
= |
16
|
=
4
|
Da u=
-4
< 0 ist u=
4
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)= 3 x -1 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 5 und Minute 26 .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
26
-5
∫
5
26
3
x
-1
ⅆ
x
=
1
21
∫
5
26
3
(
x
-1
)
1
2
ⅆ
x
=
1
21
[
2
(
x
-1
)
3
2
]
5
26
=
1
21
[
2
(
x
-1
)
3
]
5
26
=
1
21
(
2
(
26
-1
)
3
-2
(
5
-1
)
3
)
=
1
21
(
2
(
25
)
3
-2
(
4
)
3
)
=
1
21
(
2⋅
5
3
-2⋅
2
3
)
=
1
21
(
2⋅125
-2⋅8
)
=
1
21
(
250
-16
)
=
1
21
·
234
=
78
7
≈ 11,143
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 2 2x -6 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 11 und der Geraden x=3 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
2
2x
-6
ⅆ
x
=
∫
u
11
2
(
2x
-6
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
2
(
2x
-6
)
1
2
]
u
11
=
[
2
2x
-6
]
u
11
=
2
2⋅11
-6
-2
2u
-6
=
2
22
-6
-2
2u
-6
=
2
16
-2
2u
-6
=
2⋅4
-2
2u
-6
=
8
-2
2u
-6
Für u → 3 (u>3, also von rechts) gilt: A(u) =
-2
2u
-6
+8
→
0
+8
=
8
≈ 8
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 8