Integralanwendungen BF
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 2 Minuten sind 14 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 3 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 3:
=
=
=
=
≈ 52,102
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 3
zusammen:
B = 14 +
≈ 66.1
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 2 Minuten sind 8 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 3 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 3:
=
=
=
≈ 6,873
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 3
zusammen:
B = 8 +
≈ 14.87
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 2 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
9
|
=
-3
|
| u2 |
= |
9
|
=
3
|
Da u=
-3
< 2 ist u=
3
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)= 4 ( x -2 ) 2 +5x 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
(
4
(
x
-2
)
2
+5x
)
ⅆ
x
=
1
3
[
4
3
(
x
-2
)
3
+
5
2
x
2
]
0
3
=
1
3
(
4
3
⋅
(
3
-2
)
3
+
5
2
⋅
3
2
- (
4
3
⋅
( 0
-2
)
3
+
5
2
⋅
0
2
))
=
1
3
(
4
3
⋅
1
3
+
5
2
⋅9
- (
4
3
⋅
( -2 )
3
+
5
2
⋅0
))
=
1
3
(
4
3
⋅1
+
45
2
- (
4
3
⋅( -8 )
+0))
=
1
3
(
4
3
+
45
2
- (
-
32
3
+0))
=
1
3
(
8
6
+
135
6
- (
-
32
3
+0))
=
1
3
(
143
6
+
32
3
)
=
1
3
(
143
6
+
64
6
)
=
1
3
·
69
2
=
23
2
= 11,5
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 ( -3x +5 ) 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
-
2
(
-3x
+5
)
3
ⅆ
x
=
∫
3
u
-2
(
-3x
+5
)
-3
ⅆ
x
=
[
-
1
3
(
-3x
+5
)
-2
]
3
u
=
[
-
1
3
(
-3x
+5
)
2
]
3
u
=
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
3
(
-3⋅3
+5
)
2
=
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
3
(
-9
+5
)
2
=
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
3
( -4 )
2
=
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
3
⋅(
1
16
)
=
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
48
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
3
(
-3u
+5
)
2
+
1
48
→
0
+
1
48
=
1
48
≈ 0.021
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.021