Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=2 sind 39 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 3 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 2 und 3:
=
=
=
=
≈ 2,35
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 2 und der Änderung zwischen 2 und 3
zusammen:
B = 39 +
≈ 41.35
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 3 Liter im Tank. Wieviel Liter sind nach Minuten darin?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen und :
=
=
=
=
=
=
=
=
=
≈ 130,667
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei und der Änderung zwischen und
zusammen:
B = 3 + = ≈ 133.67
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
30
-8
=
-3,75
u2 =
1
-
841
-8
=
1
-29
-8
=
-28
-8
=
3,5
Da u=
-3,75
< 1 ist u=
3,5
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)= 6 ( x -2 ) 2 (in mg) beschrieben werden. Berechne die mittlere Wirkstoffmenge in mg zwischen Minute 3 und Minute 5.
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
5
-3
∫
3
5
6
(
x
-2
)
2
ⅆ
x
=
1
2
∫
3
5
6
(
x
-2
)
-2
ⅆ
x
=
1
2
[
-6
(
x
-2
)
-1
]
3
5
=
1
2
[
-
6
x
-2
]
3
5
=
1
2
(
-
6
5
-2
+
6
3
-2
)
=
1
2
(
-
6
3
+
6
1
)
=
1
2
(
-6⋅(
1
3
)
+6⋅1
)
=
1
2
(
-2
+6
)
=
1
2
·
4
=
2
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= - 2 2x -4 schließt mit der x-Achse, der Geraden x= 10 und der Geraden x=2 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
10
-
2
2x
-4
ⅆ
x
=
∫
u
10
-2
(
2x
-4
)
-
1
2
ⅆ
x
=
[
-2
(
2x
-4
)
1
2
]
u
10
=
[
-2
2x
-4
]
u
10
=
-2
2⋅10
-4
+2
2u
-4
=
-2
20
-4
+2
2u
-4
=
-2
16
+2
2u
-4
=
-2⋅4
+2
2u
-4
=
-8
+2
2u
-4
Für u → 2 (u>2, also von rechts) gilt: A(u) =
2
2u
-4
-8
→
0
-8
=
-8
≈ -8
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 8