Aufgabenbeispiele von Änderungsrate -> Bestand
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Integrale graphisch BF
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) zwischen 0 und 5 können wir durch den orientierten (mit Vorzeichen behafteten) Inhalt der Fläche zwischen dem Graph und der x-Achse ablesen (bzw. berechnen).
Dazu unterteilen wir die Fläche in Rechtecke, Parallelogrammen und ggf. Dreiecke:
I1 (von 0 bis 3): Dreiecksfläche I1 = = = 6.
I2 (von 3 bis 5): keine Fläche in diesem Abschnitt, also I = 0.
Für den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) zwischen 0 und 5 gilt somit:
Iges = 6
Integrale graphisch BF (mit Startwert)
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) zwischen 0 und 10 können wir durch den orientierten (mit Vorzeichen behafteten) Inhalt der Fläche zwischen dem Graph und der x-Achse ablesen (bzw. berechnen).
Dazu unterteilen wir die Fläche in Rechtecke, Parallelogrammen und ggf. Dreiecke:
I1 (von 0 bis 2): Dreiecksfläche I1 = = = 1.
I2 (von 2 bis 5):
Rechtecksfläche I2 = (5 - 2) ⋅
I3 (von 5 bis 6):
Trapezfläche I3 = (6 - 5) ⋅
= 1 ⋅
I4 (von 6 bis 7):
Rechtecksfläche I4 = (7 - 6) ⋅
I5 (von 7 bis 10):
Trapezfläche I5 = (10 - 7) ⋅
= 3 ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) zwischen 0 und 10 gilt somit:
Iges = 1
Da zu Begin ja bereits 60 Personen vorhanden waren, sind es nun nach 10 s
I10 = 60 Personen
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 8 können wir durch den orientierten (mit Vorzeichen behafteten) Inhalt der Fläche zwischen dem Graph und der x-Achse ablesen (bzw. berechnen).
Dazu unterteilen wir die Fläche in Rechtecke, Parallelogrammen und ggf. Dreiecke:
I1 (von 0 bis 3): Dreiecksfläche I1 = = = 4.5.
I2 (von 3 bis 6): Dreiecksfläche I2 = = = -4.5.
I3 (von 6 bis 8):
Rechtecksfläche I3 = (8 - 6) ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 8 gilt somit:
Iges = 4.5
Da ja nach 8 Sekunden 93 Liter vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=8 insgesamt -6 Liter dazu, also 6 Liter weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
93 Liter -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=5 nimmt der Bestand (Wasser im Wassertank) ausschließlich zu, und zwar um:
IZunahme =
I1 (von 0 bis 3):
Rechtecksfläche I1 = (3 - 0) ⋅
I2 (von 3 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = 2.
Somit nimmt der Bestand bis t=5 um 6
Weil danach der Bestand wieder ständig abnimmt, ist zum Zeitpunkt t=5 der maximale Bestand (Wasser im Wassertank) erreicht mit:
Bmax = 50 m³
Die anschließende Abnahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I3 (von 5 bis 8): Dreiecksfläche I3 = = = -1.5.
I4 (von 8 bis 10):
Rechtecksfläche I4 = (10 - 8) ⋅
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Wasser im Wassertank) von Bend = 58 m³
Da dies nicht weniger ist als zu Beginn der Beobachtung (50 m³), ist der minimale Bestand (Wasser im Wassertank) der Startwert:
Bmin = 50 m³