Aufgabenbeispiele von Änderungsrate -> Bestand
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Integrale graphisch BF
Beispiel:
Den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen 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 1):
Trapezfläche I1 = (1 - 0) ⋅
= 1 ⋅
I2 (von 1 bis 4):
Rechtecksfläche I2 = (4 - 1) ⋅
I3 (von 4 bis 6):
Trapezfläche I3 = (6 - 4) ⋅
= 2 ⋅
I4 (von 6 bis 7):
Rechtecksfläche I4 = (7 - 6) ⋅
I5 (von 7 bis 8):
Trapezfläche I5 = (8 - 7) ⋅
= 1 ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) zwischen 0 und 8 gilt somit:
Iges = 2.5
Integrale graphisch BF (mit Startwert)
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 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = 6.
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 5 gilt somit:
Iges = 8
Da zu Begin ja bereits 36 m³ vorhanden waren, sind es nun nach 5 min
I5 = 36 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 = = = 3.
I2 (von 2 bis 4): Dreiecksfläche I2 = = = -2.
I3 (von 4 bis 6):
Rechtecksfläche I3 = (6 - 4) ⋅
I4 (von 6 bis 8):
Trapezfläche I4 = (8 - 6) ⋅
= 2 ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Entfernung der Lok vom Bahnhof) zwischen 0 und 8 gilt somit:
Iges = 3
Da ja nach 8 s 94 cm vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=8 insgesamt -8 cm dazu, also 8 cm weg kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
94 cm -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=2 nimmt der Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) ausschließlich ab, und zwar um:
IAbnahme =
I1 (von 0 bis 2): Dreiecksfläche I1 = = = -3.
Somit nimmt der Bestand bis t=2 um -3 ab.
Weil danach der Bestand wieder ständig zunimmt, ist zum Zeitpunkt t=2 der minimale Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) erreicht mit:
Bmin = 33 cm
Die anschließende Zunahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I2 (von 2 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = 4.5.
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Entfernung der Lok vom Bahnhof) von Bend = 30 cm
Da dies mehr ist als zu Beginn der Beobachtung (33 cm), ist dies der maximale Bestand(Entfernung der Lok vom Bahnhof):
Bmax = 34.5 cm
