= ${\left[-\frac{4}{3}{\left(3x-6\right)}^{-1}\right]}_4^7$

= ${\left[-\frac{4}{3\left(3x-6\right)}\right]}_4^7$

$=$ $-\frac{4}{3\left(3\cdot 7-6\right)}+\frac{4}{3\left(3\cdot 4-6\right)}$

= $-\frac{4}{3\left(21-6\right)}+\frac{4}{3\left(12-6\right)}$

= $-\frac{4}{3\cdot 15}+\frac{4}{3\cdot 6}$

= $-\frac{4}{3}\cdot \left(\frac{1}{15}\right)+\frac{4}{3}\cdot \left(\frac{1}{6}\right)$

= $-\frac{4}{45}+\frac{2}{9}$

= $-\frac{4}{45}+\frac{10}{45}$

= $\frac{2}{15}$

= ${\left[e^{2x-2}\right]}_2^4$

$=$ $e^{2\cdot 4-2}-e^{2\cdot 2-2}$

= $e^{8-2}-e^{4-2}$

= $e^6-e^2$

= ${\left[-3x^2-2x\right]}_2^u$

$=$ $-3u^2-2u-\left(-3\cdot 2^2-2\cdot 2\right)$

= $-3u^2-2u-\left(-3\cdot 4-4\right)$

= $-3u^2-2u-\left(-12-4\right)$

= $-3u^2-2u-1·\left(-16\right)$

= $-3u^2-2u+16$

Diese Integralfunktion soll ja den Wert $-\mathrm{7,75}$ annehmen, deswegen setzen wir sie gleich :

$-3u^2-2u+\mathrm{23,75}$ = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

u_1,2 = $\frac{+2\pm \sqrt{{\left(-2\right)}^2-4·\left(-3\right)·\mathrm{23,75}}}{2\cdot \left(-3\right)}$

u_1,2 = $\frac{+2\pm \sqrt{4+285}}{-6}$

u_1,2 = $\frac{+2\pm \sqrt{289}}{-6}$

u₁ = $\frac{2+\sqrt{289}}{-6}$ = $\frac{\mathrm{<math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mrow><mn>2</mn></mrow>\; </math>\; <mo>+</mo><math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mrow><mn>17</mn></mrow></math>}}{\mathrm{<math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">\; <mrow><mrow><mo>-</mo><mn>6</mn></mrow>\; </mrow>\; </math>}}$ = $\frac{19}{-6}$ = $-\frac{19}{6}$ ≈ -3.17

u₂ = $\frac{2-\sqrt{289}}{-6}$ = $\frac{\mathrm{<math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mrow><mn>2</mn></mrow>\; </math>\; <mo>-</mo><math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mrow><mn>17</mn></mrow></math>}}{\mathrm{<math\; xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">\; <mrow><mrow><mo>-</mo><mn>6</mn></mrow>\; </mrow>\; </math>}}$ = $\frac{-15}{-6}$ = $\mathrm{2,5}$

Da u= $-\frac{19}{6}$ < 2 ist u= $\mathrm{2,5}$ die einzige Lösung.

Wir berechnen den Mittelwert mit der üblichen Formel:

= $\frac{2}{3\pi }$ ${\left[\sin \left(2x-\frac{3}{2}\pi \right)\right]}_0^{\frac{3}{2}\pi }$

$=$ $\frac{2}{3\pi }·\left(\sin \left(2\cdot \left(\frac{3}{2}\pi \right)-\frac{3}{2}\pi \right)-\sin \left(2\cdot \left(0\right)-\frac{3}{2}\pi \right)\right)$

= $\frac{2}{3\pi }·\left(\sin \left(\frac{3}{2}\pi \right)-\sin \left(-\frac{3}{2}\pi \right)\right)$

= $\frac{2}{3\pi }·\left(-1-1\right)$

= $\frac{2}{3}\frac{-1-1}{\pi }$

= $\frac{2}{3}\frac{-2}{\pi }$

= $-\frac{4}{3\pi }$

= ${\left[-x^{-1}\right]}_u^5$

= ${\left[-\frac{1}{x}\right]}_u^5$

$=$ $-\frac{1}{5}+\frac{1}{u}$

= $-\left(\frac{1}{5}\right)+\frac{1}{u}$

Für u → 0 (u>0, also von rechts) gilt: A(u) = $-\frac{1}{5}+\frac{1}{u}$ → $\infty$

Der maximale Bestand (Wassermenge im Tank) wird zu dem Zeitpunkt erreicht, an dem die Änderungsrate vom Positiven ins Negative wechselt, also wenn die Zunahme in eine Abnahme übergeht.
Wir suchen also eine Nullstelle von f mit Vorzeichenwechsel + nach -.

Wir wissen nun, dass zum Zeitpunkt t = 6 der Bestand (Wassermenge im Tank) maximal ist.
Über die Fläche unter der Kurve können wir den gesamten Zuwachs bis zu diesem Zeitpunkt berechnen:

= ${\left[-\frac{1}{18}{x}^3+6x\right]}_0^6$

$=$ $-\frac{1}{18}\cdot 6^3+6\cdot 6-\left(-\frac{1}{18}\cdot 0^3+6\cdot 0\right)$

= $-\frac{1}{18}\cdot 216+36-\left(-\frac{1}{18}\cdot 0+0\right)$

= $-12+36-\left(0+0\right)$

= $24+0$

= $24$

Der Zuwachs von Beginn bis zum Zeitpunkts des maximalen Bestands beträgt somit 24 m³

Wenn der maximale Bestand (Wassermenge im Tank) aber 40 m³ ist müssen ja zu Beginn bereits 40 m³ - 24 m³ ≈ 16 m³ vorhanden gewesen sein.

Der Anfangs-Wassermenge im Tank betrug demnach B₀ = 16 m³.

Man erkennt schnell, dass von 0 bis 1 die Zuflussrate über der Abflussrate liegt, so dass hier das Wasservolumen zunimmt.

Von 1 bis 7 liegt dann die Abflussrate über der Zuflussrate, so dass hier das Wasservolumen abnimmt.

Von 7 bis 10 liegt dann wieder die Zuflussrate über der Abflussrate, so dass hier das Wasservolumen wieder zunimmt.

Die Werte der Zunahme (bzw. Abnahme) kann man an der Fläche zwischen den Kurven abzählen:
von 0 bis 1: ca. 1.1 Liter
von 1 bis 7: ca. -12 Liter

1. Zeitpunkt des kleinsten Bestands

   Da zwischen 0 und 1 weniger Zuwachs abzulesen ist als die Abnahme zwischen 1 und 7, ist der Zeitpunkt mit dem geringsten Bestand wenn die Zuwachsrate wieder größer wird als die Abnahmerate, also bei t = 7 min.

2. Anfangsbestand

   Da das Wasservolumen zwischen t = 0 und seinem Tiefstand bei t = 7 (bevor es danach wieder zunimmt) erst 1.1 Liter zu- und dann wieder 12 Liter abgenommen hat, also insgesamt um |1.1-12| = 10.9 Liter weniger wurde, muss es beim Beobachtungsbeginn t = 0 bereits 19.1+10.9 = 30 Liter betragen haben.