Aufgabenbeispiele von Änderungsrate -> Bestand
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Integrale graphisch BF
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (zurückgelegte Strecke der Modelleisenbahn) zwischen 3 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:
I2 (von 3 bis 5):
Rechtecksfläche I2 = (5 - 3) ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (zurückgelegte Strecke der Modelleisenbahn) zwischen 3 und 5 gilt somit:
Iges = 10 = 10
Integrale graphisch BF (mit Startwert)
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 = = = -6.
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 zu Begin ja bereits 41 cm vorhanden waren, sind es nun nach 8 s
I8 = 41 cm
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) 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 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 4): Dreiecksfläche I2 = = = -3.
I3 (von 4 bis 7): Dreiecksfläche I3 = = = 6.
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 7 gilt somit:
Iges = -6
Da ja nach 7 Sekunden 90 Liter vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=7 insgesamt -3 Liter dazu, also 3 Liter weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
90 Liter -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=4 nimmt der Bestand (Wasser im Wassertank) ausschließlich zu, und zwar um:
IZunahme =
I1 (von 0 bis 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 4): Dreiecksfläche I2 = = = 3.
Somit nimmt der Bestand bis t=4 um 6
Weil danach der Bestand wieder ständig abnimmt, ist zum Zeitpunkt t=4 der maximale Bestand (Wasser im Wassertank) erreicht mit:
Bmax = 51 m³
Die anschließende Abnahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I3 (von 4 bis 7): Dreiecksfläche I3 = = = -4.5.
I4 (von 7 bis 10):
Rechtecksfläche I4 = (10 - 7) ⋅
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Wasser im Wassertank) von Bend = 60 m³
Da dies weniger ist als zu Beginn der Beobachtung (51 m³), ist dies der minimale Bestand(Wasser im Wassertank):
Bmin = 46.5 m³
