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 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 5):
Trapezfläche I2 = (5 - 2) ⋅
= 3 ⋅
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 (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 9 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 5): Dreiecksfläche I2 = = = 4.
I3 (von 5 bis 7):
Rechtecksfläche I3 = (7 - 5) ⋅
I4 (von 7 bis 9):
Trapezfläche I4 = (9 - 7) ⋅
= 2 ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 9 gilt somit:
Iges = -4.5
Da zu Begin ja bereits 56 m³ vorhanden waren, sind es nun nach 9 min
I9 = 56 m³
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) 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 2): Dreiecksfläche I1 = = = 2.
I2 (von 2 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = -1.5.
I3 (von 5 bis 8):
Rechtecksfläche I3 = (8 - 5) ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) zwischen 0 und 8 gilt somit:
Iges = 2
Da ja nach 8 s 92 cm vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=8 insgesamt -2.5 cm dazu, also 2.5 cm weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
92 cm -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=3 nimmt der Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) ausschließlich ab, und zwar um:
IAbnahme =
I1 (von 0 bis 3): Dreiecksfläche I1 = = = -6.
Somit nimmt der Bestand bis t=3 um -6 ab.
Weil danach der Bestand wieder ständig zunimmt, ist zum Zeitpunkt t=3 der minimale Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) erreicht mit:
Bmin = 53 Personen
Die anschließende Zunahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I2 (von 3 bis 6): Dreiecksfläche I2 = = = 6.
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) von Bend = 47 Personen
Da dies nicht mehr ist als zu Beginn der Beobachtung (53 Personen), ist der maximale Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) der Startwert:
Bmax = 53 Personen