Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 0 Minuten sind 10 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 3 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 3:
=
=
=
≈ 268,919
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 3
zusammen:
B = 10 +
≈ 278.92
Integralanwendungen
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=1 sind 76 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 4 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 4:
=
=
≈ 21,064
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 4
zusammen:
B = 76 +
≈ 97.06
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
41
-10
=
-4,1
u2 =
-2
-
1849
-10
=
-2
-43
-10
=
-45
-10
=
4,5
Da u=
-4,1
< 0 ist u=
4,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= sin( 3x + 3 2 π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 1 2 π und π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
π
sin(
3x
+
3
2
π)
ⅆ
x
=
2
π
[
-
1
3
⋅
cos(
3x
+
3
2
π)
]
1
2
π
π
=
2
π
·
(
-
1
3
⋅
cos(
3⋅π
+
3
2
π)
+
1
3
⋅
cos(
3⋅(
1
2
π )
+
3
2
π)
)
=
2
π
·
(
-
1
3
⋅
cos(
9
2
π)
+
1
3
⋅
cos(3π)
)
=
2
π
·
(
-
1
3
⋅0
+
1
3
⋅( -1 )
)
=
2
π
·
(
0
-
1
3
)
=
2
π
·
(
0
-
1
3
)
=
2
π
·
(
-
1
3
)
=
-
2
3
π
≈ -0,212
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - e -2x +4 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=1 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
1
u
-
e
-2x
+4
ⅆ
x
=
[
1
2
e
-2x
+4
]
1
u
=
1
2
e
-2u
+4
-
1
2
e
-2⋅1
+4
=
1
2
e
-2u
+4
-
1
2
e
-2
+4
=
1
2
e
-2u
+4
-
1
2
e
2
Für u → ∞ gilt: A(u) =
1
2
e
-2u
+4
-
1
2
e
2
→
0
-
1
2
e
2
=
-
1
2
e
2
≈ -3.695
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 3.695