Aufgabenblock — AFB II
Zehn mehrschrittige Aufgaben, bunt gemischt aus allen Unterkapiteln: Graphen auswerten, Streifensummen, Stammfunktionen mit Bedingung, Flächen mit Vorzeichenwechsel und ein Sachkontext mit GTR/CAS. Die gestuften Tipps helfen, wenn du nicht weiterkommst.
Eine Zisterne enthält zu Beginn \(100\) L. Der Graph zeigt die Zuflussrate \(r\) (negativ: Wasser wird abgepumpt). Werten Sie den Graphen aus: Wann ist die Wassermenge am größten, wie viel Wasser ist dann in der Zisterne, und wie viel sind es nach \(10\) Minuten?
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Bestimmen Sie \(\displaystyle\int_{-e}^{-1}\Big(\tfrac1x+2x\Big)\,\mathrm dx\) (drei Nachkommastellen).
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Für eine Funktion \(f\) ist bekannt: \(\displaystyle\int_0^3 f(x)\,\mathrm dx=5\) und \(\displaystyle\int_0^7 f(x)\,\mathrm dx=-2\). Leiten Sie daraus \(\displaystyle\int_3^7 f(x)\,\mathrm dx\) und \(\displaystyle\int_7^3 f(x)\,\mathrm dx\) her.
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Gegeben ist \(f(x)=3x^2-4x+2\). Stellen Sie die Stammfunktion \(F\) von \(f\) auf, deren Graph durch \(P(1\,|\,5)\) verläuft. Geben Sie die Konstante \(C\) und den Wert \(F(2)\) an.
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Die Fläche zwischen \(f(x)=2\) und \(g(x)=\sqrt x\) über \([0;4]\) rotiert um die \(x\)-Achse. Bestätigen Sie durch Rechnung, dass das Volumen \(8\pi\) beträgt, und geben Sie den Wert mit zwei Nachkommastellen an.
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Vergleichen Sie \(\displaystyle\int_0^{2\pi}\sin x\,\mathrm dx\) mit dem Inhalt der Fläche, die der Graph von \(\sin\) auf \([0;2\pi]\) mit der \(x\)-Achse einschließt.
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Der Graph von \(f(x)=\tfrac1{\sqrt x}\) wächst bei \(x\to0\) über alle Grenzen. Untersuchen Sie, ob die Fläche zwischen Graph und \(x\)-Achse über \(]0;4]\) endlich ist, und geben Sie ggf. ihren Inhalt an.
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Die Graphen von \(f(x)=-x^2+4\) und \(g(x)=x+2\) schließen eine Fläche ein. Berechnen Sie die Schnittstellen und den Flächeninhalt.
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Nach einem Starkregen fließt Wasser mit der Rate \(r(t)=120\,t\cdot e^{-0{,}5t}\) (\(t\) in h, \(r\) in \(\mathrm{m^3/h}\)) in ein Becken, das zu Beginn \(200\,\mathrm{m^3}\) enthält. a) Ermitteln Sie mit dem GTR, wie viel Wasser in den ersten 6 Stunden zufließt. b) Nach welcher Zeit sind insgesamt \(300\,\mathrm{m^3}\) zugeflossen? (je zwei Nachkommastellen)
solve(∫(120·t·e^(−0.5·t),t,0,s)=300,s) (Integral: menu → 4: Analysis → 3: Integral).Vollständige Lösung
Gegeben ist die Integralfunktion \(I_1(x)=\displaystyle\int_1^x (2t-4)\,\mathrm dt\). Weisen Sie mit dem Hauptsatz, dass \(I_1(x)=x^2-4x+3\) gilt. Geben Sie \(I_1(4)\) und die von \(1\) verschiedene Nullstelle von \(I_1\) an.
