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 2):
Trapezfläche I1 = (2 - 0) ⋅
= 2 ⋅
I2 (von 2 bis 4):
Rechtecksfläche I2 = (4 - 2) ⋅
I3 (von 4 bis 5):
Trapezfläche I3 = (5 - 4) ⋅
= 1 ⋅
I4 (von 5 bis 8):
Rechtecksfläche I4 = (8 - 5) ⋅
I5 (von 8 bis 10):
Trapezfläche I5 = (10 - 8) ⋅
= 2 ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Wasser in einen Wassertank) zwischen 0 und 10 gilt somit:
Iges = 7
Integrale graphisch BF (mit Startwert)
Beispiel:
Den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im 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 2):
Rechtecksfläche I1 = (2 - 0) ⋅
I2 (von 2 bis 4): Dreiecksfläche I2 = = = -4.
I3 (von 4 bis 7): Dreiecksfläche I3 = = = 3.
I4 (von 7 bis 10):
Rechtecksfläche I4 = (10 - 7) ⋅
Für den Zuwachs (bzw. die Abnahme) des Bestands (Wasser im Wassertank) zwischen 0 und 10 gilt somit:
Iges = -8
Da zu Begin ja bereits 51 m³ vorhanden waren, sind es nun nach 10 min
I10 = 51 m³
Integrale graphisch BF (mit Endwert)
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 3):
Trapezfläche I1 = (3 - 0) ⋅
= 3 ⋅
I2 (von 3 bis 5):
Rechtecksfläche I2 = (5 - 3) ⋅
I3 (von 5 bis 7):
Trapezfläche I3 = (7 - 5) ⋅
= 2 ⋅
I4 (von 7 bis 9):
Rechtecksfläche I4 = (9 - 7) ⋅
Für den Zuwachs des Bestands (Personen auf dem Festivalgelände) zwischen 0 und 9 gilt somit:
Iges = 10.5
Da ja nach 9 s 53 Personen vorhanden sind, und zwischen t=0 und t=9 insgesamt 31.5 Personen dazu kam,
müssen es zu Beginn
Istart =
53 Personen -
Min. und Maximum bei graph. Integral
Beispiel:
Im ersten Teil zwischen t=0 und t=5 nimmt der Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) ausschließlich zu, und zwar um:
IZunahme =
I1 (von 0 bis 3):
Rechtecksfläche I1 = (3 - 0) ⋅
I2 (von 3 bis 5): Dreiecksfläche I2 = = = 2.
Somit nimmt der Bestand bis t=5 um 6
Weil danach der Bestand wieder ständig abnimmt, ist zum Zeitpunkt t=5 der maximale Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) erreicht mit:
Bmax = 30 Personen
Die anschließende Abnahme lässt sich wieder über die Dreiecks-, Rechtecks- bzw. Trapezflächen berechnnen:
I3 (von 5 bis 7): Dreiecksfläche I3 = = = -2.
I4 (von 7 bis 9):
Rechtecksfläche I4 = (9 - 7) ⋅
Damit ergibt sich am Ende des Beobachtungszeitraums ein Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) von Bend = 38 Personen
Da dies nicht weniger ist als zu Beginn der Beobachtung (30 Personen), ist der minimale Bestand (Personen auf dem Festivalgelände) der Startwert:
Bmin = 30 Personen