Integralanwendungen BF
Beispiel:
Bei einer Bakterienkultur geht man von einer Wachstumsrate von Bakterien pro Minute zur Zeit x (in Minuten) aus. Zu Zeitpunkt x=0 sind 29 Bakterien vorhanden. Wie viele sind es nach 3 Minuten?
Lösung einblenden
Zuerst berechnen wir die Änderung des Bestands zwischen 0 und 3:
=
=
=
=
≈ 5,423
Der neue Bestand setzt sich aus dem Anfangsbestand bei 0 und der Änderung zwischen 0 und 3
zusammen:
B = 29 +
≈ 34.42
Integralanwendungen
Beispiel:
Aus einem Wasserhahn läuft Wasser mit der Auslaufgeschwindigkeit f(x)= (in Liter pro Minute) in einen Wassertank. Nach Minuten sind 11 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 = 11 + =
Integralfunktion - Gleichung
Beispiel:
Bestimme u > 1 so, dass =
Lösung einblenden
=
=
=
=
=
|
|
= |
|
|
|
= 0
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
= =
9
6
=
1,5
u2 =
2
-
49
6
=
2
-7
6
=
-5
6
=
-
5
6
≈ -0.83
Da u=
-
5
6
< 1 ist u=
1,5
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)= 4 ( 2x -2 ) 2 beschrieben werden. Wieviel Wasser sind während der ersten 4 Minuten durchschnittlich im Tank?
Lösung einblenden
Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:
m =
1
4
+0
∫
0
4
4
(
2x
-2
)
2
ⅆ
x
=
1
4
[
2
3
(
2x
-2
)
3
]
0
4
=
1
4
(
2
3
⋅
(
2⋅4
-2
)
3
-
2
3
⋅
(
2⋅0
-2
)
3
)
=
1
4
(
2
3
⋅
(
8
-2
)
3
-
2
3
⋅
( 0
-2
)
3
)
=
1
4
(
2
3
⋅
6
3
-
2
3
⋅
( -2 )
3
)
=
1
4
(
2
3
⋅216
-
2
3
⋅( -8 )
)
=
1
4
(
144
+
16
3
)
=
1
4
(
432
3
+
16
3
)
=
1
4
·
448
3
=
112
3
≈ 37,333
uneigentliche Integrale
Beispiel:
Das Schaubild der Funktion f mit f(x)= e -3x +3 schließt mit der x-Achse und der Geraden x=2 eine nach rechts offene Fläche ein.
Untersuche, ob der Flächeninhalt endlich ist und bestimme in diesem Fall diesen Flächeninhalt.
Lösung einblenden
A(u)=
∫
2
u
e
-3x
+3
ⅆ
x
=
[
-
1
3
e
-3x
+3
]
2
u
=
-
1
3
e
-3u
+3
+
1
3
e
-3⋅2
+3
=
-
1
3
e
-3u
+3
+
1
3
e
-6
+3
=
-
1
3
e
-3u
+3
+
1
3
e
-3
Für u → ∞ gilt: A(u) =
-
1
3
e
-3u
+3
+
1
3
e
-3
→
0
+
1
3
e
-3
=
1
3
e
-3
≈ 0.017
Für den Flächeninhalt (immer positiv) gilt also I = 0.017