Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=1 sind 25 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 2:
=
=
=
≈ 0,477
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 2
zusammen:
B = 25 +
≈ 25.48
Integralanwendungen
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach s hat er bereits 7 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 40,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 7 + = ≈ 47.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 2 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
64
|
=
-8
|
| u2 |
= |
64
|
=
8
|
Da u=
-8
< 2 ist u=
8
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 -2 ) 2 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
-2
)
2
ⅆ
x
=
1
3
[
5
3
(
x
-2
)
3
]
0
3
=
1
3
(
5
3
⋅
(
3
-2
)
3
-
5
3
⋅
( 0
-2
)
3
)
=
1
3
(
5
3
⋅
1
3
-
5
3
⋅
( -2 )
3
)
=
1
3
(
5
3
⋅1
-
5
3
⋅( -8 )
)
=
1
3
(
5
3
+
40
3
)
=
1
3
·
15
=
5
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 ( -x +3 ) 3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=5 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
5
u
-
3
(
-x
+3
)
3
ⅆ
x
=
∫
5
u
-3
(
-x
+3
)
-3
ⅆ
x
=
[
-
3
2
(
-x
+3
)
-2
]
5
u
=
[
-
3
2
(
-x
+3
)
2
]
5
u
=
-
3
2
(
-u
+3
)
2
+
3
2
(
-5
+3
)
2
=
-
3
2
(
-u
+3
)
2
+
3
2
( -2 )
2
=
-
3
2
(
-u
+3
)
2
+
3
2
⋅(
1
4
)
=
-
3
2
(
-u
+3
)
2
+
3
8
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
3
2
(
-u
+3
)
2
+
3
8
→
0
+
3
8
=
3
8
≈ 0.375
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.375