Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=0 sind 72 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 2:
=
=
≈ 1,272
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 2
zusammen:
B = 72 +
≈ 73.27
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 7 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 25,333
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 7 + = ≈ 32.33
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
19
2
=
9,5
u2 =
2
-
289
2
=
2
-17
2
=
-15
2
=
-7,5
Da u=
-7,5
< 3 ist u=
9,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Menge eines Wirkstoffs im Blut eines Patienten kann zur Zeit x (in min) näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 4 x -1 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 17 und Minute 26 .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
26
-17
∫
17
26
4
x
-1
ⅆ
x
=
1
9
∫
17
26
4
(
x
-1
)
1
2
ⅆ
x
=
1
9
[
8
3
(
x
-1
)
3
2
]
17
26
=
1
9
[
8
3
(
x
-1
)
3
]
17
26
=
1
9
(
8
3
(
26
-1
)
3
-
8
3
(
17
-1
)
3
)
=
1
9
(
8
3
(
25
)
3
-
8
3
(
16
)
3
)
=
1
9
(
8
3
⋅
5
3
-
8
3
⋅
4
3
)
=
1
9
(
8
3
⋅125
-
8
3
⋅64
)
=
1
9
(
1000
3
-
512
3
)
=
1
9
·
488
3
=
488
27
≈ 18,074
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 ( 2x -2 ) 2 schließt mit der x-Achse, der Geraden x=3 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
3
-
3
(
2x
-2
)
2
ⅆ
x
=
∫
u
3
-3
(
2x
-2
)
-2
ⅆ
x
=
[
3
2
(
2x
-2
)
-1
]
u
3
=
[
3
2(
2x
-2
)
]
u
3
=
3
2(
2⋅3
-2
)
-
3
2(
2u
-2
)
=
3
2(
6
-2
)
-
3
2(
2u
-2
)
=
3
2⋅
4
-
3
2(
2u
-2
)
=
3
2
⋅(
1
4
)
-
3
2(
2u
-2
)
=
3
8
-
3
2(
2u
-2
)
Für u → 1 (u>1, also von rechts) gilt: A(u) =
-
3
2(
2u
-2
)
+
3
8
→
-∞