Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=1 sind 51 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 2 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 2:
=
=
=
≈ 3,793
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 2
zusammen:
B = 51 +
≈ 54.79
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 17 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 17 + =
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
0 |
|:4 |
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
10
2
=
5
u2 =
1
-
81
2
=
1
-9
2
=
-8
2
=
-4
Da u=
-4
< 0 ist u=
5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 6⋅ sin( 2x + π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 0 und 3 2 π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
2
π+0
∫
0
3
2
π
6⋅
sin(
2x
+ π)
ⅆ
x
=
2
3
π
[
-3⋅
cos(
2x
+ π)
]
0
3
2
π
=
2
3
π
·
(
-3⋅
cos(
2⋅(
3
2
π )
+ π)
+3⋅
cos(
2⋅( 0 )
+ π)
)
=
2
3
π
·
(
-3⋅
cos(4π)
+3⋅
cos(π)
)
=
2
3
π
·
(
-3⋅1
+3⋅( -1 )
)
=
2
3
π
·
(
-3
-3
)
=
2
3
π
·
(
-6
)
=
-
4
π
≈ -1,273
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 1 x -1 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 5 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
5
-
1
x
-1
ⅆ
x
=
∫
u
5
-
(
x
-1
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
-2
(
x
-1
)
1
2
]
u
5
=
[
-2
x
-1
]
u
5
=
-2
5
-1
+2
u
-1
=
-2
4
+2
u
-1
=
-2⋅2
+2
u
-1
=
-4
+2
u
-1
Für u → 1 (u>1, also von rechts) gilt: A(u) =
2
u
-1
-4
→
0
-4
=
-4
≈ -4
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 4