Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 8 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 16,444
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 8 + = ≈ 24.44
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 28 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 2:
=
=
=
≈ 59,153
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 2
zusammen:
B = 28 +
≈ 87.15
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
56,25
|
=
-7,5
|
| u2 |
= |
56,25
|
=
7,5
|
Da u=
-7,5
< 0 ist u=
7,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 4⋅ cos( x - 1 2 π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 1 2 π und 3 2 π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
2
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
3
2
π
4⋅
cos(
x
-
1
2
π)
ⅆ
x
=
1
π
[
4⋅
sin(
x
-
1
2
π)
]
1
2
π
3
2
π
=
1
π
·
(
4⋅
sin(
3
2
π
-
1
2
π)
-4⋅
sin(
1
2
π
-
1
2
π)
)
=
1
π
·
(
4⋅
sin(π)
-4⋅
sin(0)
)
=
1
π
·
(
4⋅0
-4⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 ( x -2 ) 2 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=3 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
3
u
-
3
(
x
-2
)
2
ⅆ
x
=
∫
3
u
-3
(
x
-2
)
-2
ⅆ
x
=
[
3
(
x
-2
)
-1
]
3
u
=
[
3
x
-2
]
3
u
=
3
u
-2
-
3
3
-2
=
3
u
-2
-
3
1
=
3
u
-2
-3⋅1
=
3
u
-2
-3
Für u → ∞ gilt: A(u) =
3
u
-2
-3
→
0
-3
=
-3
≈ -3
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 3