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 64 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 3 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 3:
=
=
=
≈ 6,694
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 3
zusammen:
B = 64 +
≈ 70.69
Integralanwendungen
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach 4s hat er bereits 15 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 7 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 4 und 7:
=
=
=
=
=
=
=
=
= 2,25
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 4 und der Änderung zwischen 4 und 7
zusammen:
B = 15 + = ≈ 17.25
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
0 |
|:4 |
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
20
2
=
10
u2 =
1
-
361
2
=
1
-19
2
=
-18
2
=
-9
Da u=
-9
< 3 ist u=
10
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)= 3 e 3x -7 beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 5 Minuten durchschnittlich im Tank?
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
5
+0
∫
0
5
3
e
3x
-7
ⅆ
x
=
1
5
[
e
3x
-7
]
0
5
=
1
5
(
e
3⋅5
-7
-
e
3⋅0
-7
)
=
1
5
(
e
15
-7
-
e
0
-7
)
=
1
5
(
e
8
-
e
-7
)
≈ 596,191
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 1 ( x -3 ) 3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=5 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
5
u
1
(
x
-3
)
3
ⅆ
x
=
∫
5
u
(
x
-3
)
-3
ⅆ
x
=
[
-
1
2
(
x
-3
)
-2
]
5
u
=
[
-
1
2
(
x
-3
)
2
]
5
u
=
-
1
2
(
u
-3
)
2
+
1
2
(
5
-3
)
2
=
-
1
2
(
u
-3
)
2
+
1
2⋅
2
2
=
-
1
2
(
u
-3
)
2
+
1
2
⋅(
1
4
)
=
-
1
2
(
u
-3
)
2
+
1
8
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
2
(
u
-3
)
2
+
1
8
→
0
+
1
8
=
1
8
≈ 0.125
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.125