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 3s hat er bereits 15 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 4 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 3 und 4:
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 0,002
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 3 und der Änderung zwischen 3 und 4
zusammen:
B = 15 + = ≈ 15
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 23 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 3 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 3:
=
=
=
≈ 50,089
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 3
zusammen:
B = 23 +
≈ 73.09
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
12
2
=
6
u2 =
5
-
49
2
=
5
-7
2
=
-2
2
=
-1
Da u=
-1
< 1 ist u=
6
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Bestimme den Mittelwert der Funktionswerte von f mit f(x)= cos( x + 1 2 π) zwischen 0 und 3 2 π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
2
π+0
∫
0
3
2
π
cos(
x
+
1
2
π)
ⅆ
x
=
2
3
π
[
sin(
x
+
1
2
π)
]
0
3
2
π
=
2
3
π
·
(
sin(
3
2
π
+
1
2
π)
-
sin(
0
+
1
2
π)
)
=
2
3
π
·
(
sin(2π)
-
sin(
1
2
π)
)
=
2
3
π
·
(
0
- 1
)
=
-
2
3
π
≈ -0,212
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 1 x -1 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 10 und der Geraden x=1 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
10
1
x
-1
ⅆ
x
=
∫
u
10
(
x
-1
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
2
(
x
-1
)
1
2
]
u
10
=
[
2
x
-1
]
u
10
=
2
10
-1
-2
u
-1
=
2
9
-2
u
-1
=
2⋅3
-2
u
-1
=
6
-2
u
-1
Für u → 1 (u>1, also von rechts) gilt: A(u) =
-2
u
-1
+6
→
0
+6
=
6
≈ 6
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 6