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 4s hat er bereits 9 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 7 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 4 und 7:
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 0,002
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 4 und der Änderung zwischen 4 und 7
zusammen:
B = 9 + = ≈ 9
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 59 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 5 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 5:
=
=
≈ 28,085
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 5
zusammen:
B = 59 +
≈ 87.08
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
36
|
=
-6
|
| u2 |
= |
36
|
=
6
|
Da u=
-6
< 3 ist u=
6
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)= 5 ( x -1 ) 3 beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 3 Minuten durchschnittlich im Tank?
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
+0
∫
0
3
5
(
x
-1
)
3
ⅆ
x
=
1
3
[
5
4
(
x
-1
)
4
]
0
3
=
1
3
(
5
4
⋅
(
3
-1
)
4
-
5
4
⋅
( 0
-1
)
4
)
=
1
3
(
5
4
⋅
2
4
-
5
4
⋅
( -1 )
4
)
=
1
3
(
5
4
⋅16
-
5
4
⋅1
)
=
1
3
(
20
-
5
4
)
=
1
3
(
80
4
-
5
4
)
=
1
3
·
75
4
=
25
4
= 6,25
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 1 2x -4 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 6,5 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
6,5
-
1
2x
-4
ⅆ
x
=
∫
u
6,5
-
(
2x
-4
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
-
(
2x
-4
)
1
2
]
u
6,5
=
[
-
2x
-4
]
u
6,5
=
-
2⋅6,5
-4
+
2u
-4
=
-
13
-4
+
2u
-4
=
-
9
+
2u
-4
=
-3
+
2u
-4
=
2u
-4
-3
Für u → 2 (u>2, also von rechts) gilt: A(u) =
2u
-4
-3
→
0
-3
=
-3
≈ -3
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 3