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 s hat er bereits 11 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 = 11 + = ≈ 51.67
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 0 Minuten sind 12 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 3 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 3:
=
=
=
=
≈ 8,135
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 3
zusammen:
B = 12 +
≈ 20.13
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
18
-4
=
-4,5
u2 =
-2
-
400
-4
=
-2
-20
-4
=
-22
-4
=
5,5
Da u=
-4,5
< 0 ist u=
5,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 2⋅ sin( 3x - 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
2⋅
sin(
3x
- π)
ⅆ
x
=
1
π
[
-
2
3
⋅
cos(
3x
- π)
]
1
2
π
3
2
π
=
1
π
·
(
-
2
3
⋅
cos(
3⋅(
3
2
π )
- π)
+
2
3
⋅
cos(
3⋅(
1
2
π )
- π)
)
=
1
π
·
(
-
2
3
⋅
cos(
7
2
π)
+
2
3
⋅
cos(
1
2
π)
)
=
1
π
·
(
-
2
3
⋅0
+
2
3
⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 1 ( 3x -3 ) 3 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
-
1
(
3x
-3
)
3
ⅆ
x
=
∫
3
u
-
(
3x
-3
)
-3
ⅆ
x
=
[
1
6
(
3x
-3
)
-2
]
3
u
=
[
1
6
(
3x
-3
)
2
]
3
u
=
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
6
(
3⋅3
-3
)
2
=
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
6
(
9
-3
)
2
=
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
6⋅
6
2
=
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
6
⋅(
1
36
)
=
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
216
Für u → ∞ gilt: A(u) =
1
6
(
3u
-3
)
2
-
1
216
→
0
-
1
216
=
-
1
216
≈ -0.005
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.005