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 20 m zurückgelegt. Wie weit ist er nach Sekunden?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 8,222
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 20 + = ≈ 28.22
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach 2 Minuten sind 6 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach 4 Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 4:
=
=
=
≈ 9,402
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 4
zusammen:
B = 6 +
≈ 15.4
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 2 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|:
|
|
|
= |
|
|
|
| u1 |
= |
-
9
|
=
-3
|
| u2 |
= |
9
|
=
3
|
Da u=
-3
< 2 ist u=
3
die einzige Lösung.
Mittelwerte
Beispiel:
Die Temperatur an einem Wintertag kann näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= 4⋅ cos( 2x - 3 2 π) beschrieben werden. Bestimme die Durchschnittstemperatur zwischen 1 2 π und π .
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
π
-
1
2
π
∫
1
2
π
π
4⋅
cos(
2x
-
3
2
π)
ⅆ
x
=
2
π
[
2⋅
sin(
2x
-
3
2
π)
]
1
2
π
π
=
2
π
·
(
2⋅
sin(
2⋅π
-
3
2
π)
-2⋅
sin(
2⋅(
1
2
π )
-
3
2
π)
)
=
2
π
·
(
2⋅
sin(
1
2
π)
-2⋅
sin(
-
1
2
π)
)
=
2
π
·
(
2⋅1
-2⋅( -1 )
)
=
2
π
·
(
2
+2
)
=
2
π
·
4
=
8
π
≈ 2,546
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= 2 x -3 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 4 und der Geraden x=3 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
4
2
x
-3
ⅆ
x
=
∫
u
4
2
(
x
-3
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
4
(
x
-3
)
1
2
]
u
4
=
[
4
x
-3
]
u
4
=
4
4
-3
-4
u
-3
=
4
1
-4
u
-3
=
4⋅1
-4
u
-3
=
4
-4
u
-3
Für u → 3 (u>3, also von rechts) gilt: A(u) =
-4
u
-3
+4
→
0
+4
=
4
≈ 4
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 4