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 5s hat er bereits 11 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach 7 Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 5 und 7:
=
=
=
=
=
=
≈ 0,188
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 5 und der Änderung zwischen 5 und 7
zusammen:
B = 11 + = ≈ 11.19
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 5 Minuten sind 3 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 7 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 5 und 7:
=
=
=
=
=
=
=
=
= 0,5
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 5 und der Änderung zwischen 5 und 7
zusammen:
B = 3 + = ≈ 3.5
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 0 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
12,25
|
=
-3,5
|
| u2 |
= |
12,25
|
=
3,5
|
Da u=
-3,5
< 0 ist u=
3,5
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 3⋅ sin( x + π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 1 2 π und 3 2 π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
3
2
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
3
2
π
3⋅
sin(
x
+ π)
ⅆ
x
=
1
π
[
-3⋅
cos(
x
+ π)
]
1
2
π
3
2
π
=
1
π
·
(
-3⋅
cos(
3
2
π
+ π)
+3⋅
cos(
1
2
π
+ π)
)
=
1
π
·
(
-3⋅
cos(
5
2
π)
+3⋅
cos(
3
2
π)
)
=
1
π
·
(
-3⋅0
+3⋅0
)
=
1
π
·
(
0+0
)
=
1
π
· 0
= 0
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= e -2x +3 schließt mit der x-Achse und der y-Achse eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
0
u
e
-2x
+3
ⅆ
x
=
[
-
1
2
e
-2x
+3
]
0
u
=
-
1
2
e
-2u
+3
+
1
2
e
-2⋅0
+3
=
-
1
2
e
-2u
+3
+
1
2
e
0
+3
=
-
1
2
e
-2u
+3
+
1
2
e
3
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
2
e
-2u
+3
+
1
2
e
3
→
0
+
1
2
e
3
=
1
2
e
3
≈ 10.043
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 10.043