Integralanwendungen BF
Beispiel:
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers lässt sich nährungsweise durch die Funktion f mit f(x)= (in m/s, x in Sekunden) beschreiben. Nach s hat er bereits 4 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
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 = 4 + =
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 20 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 = 20 + =
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
72,25
|
=
-8,5
|
| u2 |
= |
72,25
|
=
8,5
|
Da u=
-8,5
< 1 ist u=
8,5
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)= 2 ( 3x -5 ) 2 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 0 und Minute 3.
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
+0
∫
0
3
2
(
3x
-5
)
2
ⅆ
x
=
1
3
[
2
9
(
3x
-5
)
3
]
0
3
=
1
3
(
2
9
⋅
(
3⋅3
-5
)
3
-
2
9
⋅
(
3⋅0
-5
)
3
)
=
1
3
(
2
9
⋅
(
9
-5
)
3
-
2
9
⋅
( 0
-5
)
3
)
=
1
3
(
2
9
⋅
4
3
-
2
9
⋅
( -5 )
3
)
=
1
3
(
2
9
⋅64
-
2
9
⋅( -125 )
)
=
1
3
(
128
9
+
250
9
)
=
1
3
·
42
=
14
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 3 ( 2x ) 2 schließt mit der x-Achse, der Geraden x=3 und der y-Achse 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
ⅆ
x
=
∫
u
3
-
3
4
x
2
ⅆ
x
=
∫
u
3
-
3
4
x
-2
ⅆ
x
=
[
3
4
x
-1
]
u
3
=
[
3
4
x
]
u
3
=
3
4⋅
3
-
3
4
u
=
3
4
⋅(
1
3
)
-
3
4
u
=
1
4
-
3
4
u
Für u → 0 (u>0, also von rechts) gilt: A(u) =
1
4
-
3
4
u
→
-∞