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 74 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 4 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 4:
=
=
=
=
≈ 10802,779
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 4
zusammen:
B = 74 +
≈ 10876.78
Integralanwendungen
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=1 sind 35 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 4 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 1 und 4:
=
=
=
≈ 12,915
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 1 und der Änderung zwischen 1 und 4
zusammen:
B = 35 +
≈ 47.91
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 3 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
40
10
=
4
u2 =
-3
-
1849
10
=
-3
-43
10
=
-46
10
=
-4,6
Da u=
-4,6
< 3 ist u=
4
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 ( x -1 ) 3 +3 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
(
3
(
x
-1
)
3
+3
)
ⅆ
x
=
1
3
[
3
4
(
x
-1
)
4
+3x
]
0
3
=
1
3
(
3
4
⋅
(
3
-1
)
4
+3⋅3
- (
3
4
⋅
( 0
-1
)
4
+3⋅0
))
=
1
3
(
3
4
⋅
2
4
+9
- (
3
4
⋅
( -1 )
4
+0))
=
1
3
(
3
4
⋅16
+9
- (
3
4
⋅1
+0))
=
1
3
(
12
+9
- (
3
4
+0))
=
1
3
(
21
- (
3
4
+0))
=
1
3
(
21
-
3
4
)
=
1
3
(
84
4
-
3
4
)
=
1
3
·
81
4
=
27
4
= 6,75
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 1 2x -2 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 5,5 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
5,5
1
2x
-2
ⅆ
x
=
∫
u
5,5
(
2x
-2
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
(
2x
-2
)
1
2
]
u
5,5
=
[
2x
-2
]
u
5,5
=
2⋅5,5
-2
-
2u
-2
=
11
-2
-
2u
-2
=
9
-
2u
-2
=
3
-
2u
-2
=
-
2u
-2
+3
Für u → 1 (u>1, also von rechts) gilt: A(u) =
-
2u
-2
+3
→
0
+3
=
3
≈ 3
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 3