Aufgabenbeispiele von Änderungsrate -> Bestand
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Integrale graphisch BF
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):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 3): Dreiecksfläche I2 = = = 2.
I3 (von 3 bis 6): keine Fläche in diesem Abschnitt, also I = 0.
I4 (von 6 bis 7): Dreiecksfläche I4 = = = 3.
I5 (von 7 bis 9):
Rechtecksfläche I5 = (9 - 7) ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) zwischen 0 und 9 gilt somit:
Iges = 8
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):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = -6.
I3 (von 5 bis 8): Dreiecksfläche I3 = = = 6.
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) zwischen 0 und 8 gilt somit:
Iges = -8
Da zu Begin ja bereits 47 cm vorhanden waren, sind es nun nach 8 s
I8 = 47 cm
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im 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 = = = -4.5.
I2 (von 3 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = 2.
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 5 gilt somit:
Iges = -4.5
Da ja nach 5 Sekunden 64 Liter vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=5 insgesamt -2.5 Liter dazu, also 2.5 Liter weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
64 Liter -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=3 nimmt der Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) 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 (Entfernung der Lok vom Bahnhof) erreicht mit:
Bmin = 53 cm
Die anschließende Zunahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I2 (von 3 bis 6): Dreiecksfläche I2 = = = 1.5.
I3 (von 6 bis 8):
Rechtecksfläche I3 = (8 - 6) ⋅
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) von Bend = 47 cm
Da dies nicht mehr ist als zu Beginn der Beobachtung (53 cm), ist der maximale Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) der Startwert:
Bmax = 53 cm
