Aufgabenbeispiele von Änderungsrate -> Bestand
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Integrale graphisch BF
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) 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 3):
Trapezfläche I1 = (3 - 0) ⋅
= 3 ⋅
I2 (von 3 bis 5):
Rechtecksfläche I2 = (5 - 3) ⋅
I3 (von 5 bis 8):
Trapezfläche I3 = (8 - 5) ⋅
= 3 ⋅
I4 (von 8 bis 10):
Rechtecksfläche I4 = (10 - 8) ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) zwischen 0 und 10 gilt somit:
Iges = 13.5
Integrale graphisch BF (mit Startwert)
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) 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 2): Dreiecksfläche I1 = = = 2.
I2 (von 2 bis 4): keine Fläche in diesem Abschnitt, also I = 0.
I3 (von 4 bis 5): Dreiecksfläche I3 = = = 2.5.
I4 (von 5 bis 6):
Rechtecksfläche I4 = (6 - 5) ⋅
I5 (von 6 bis 9):
Trapezfläche I5 = (9 - 6) ⋅
= 3 ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) zwischen 0 und 9 gilt somit:
Iges = 2
Da zu Begin ja bereits 47 Personen vorhanden waren, sind es nun nach 9 s
I9 = 47 Personen
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) zwischen 0 und 7 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): Dreiecksfläche I2 = = = -4.
I3 (von 5 bis 7):
Rechtecksfläche I3 = (7 - 5) ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) zwischen 0 und 7 gilt somit:
Iges = 6
Da ja nach 7 s 67 cm vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=7 insgesamt -6 cm dazu, also 6 cm weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
67 cm -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=5 nimmt der Bestand (Wasser im Wassertank) ausschließlich ab, und zwar um:
IAbnahme =
I1 (von 0 bis 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = -4.5.
Somit nimmt der Bestand bis t=5 um -6
Weil danach der Bestand wieder ständig zunimmt, ist zum Zeitpunkt t=5 der minimale Bestand (Wasser im Wassertank) erreicht mit:
Bmin = 54 m³
Die anschließende Zunahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I3 (von 5 bis 7): Dreiecksfläche I3 = = = 4.
I4 (von 7 bis 10):
Rechtecksfläche I4 = (10 - 7) ⋅
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Wasser im Wassertank) von Bend = 43.5 m³
Da dies mehr ist als zu Beginn der Beobachtung (54 m³), ist dies der maximale Bestand(Wasser im Wassertank):
Bmax = 59.5 m³