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Die Wachstumsgeschwindigkeit eines Baumes in cm pro Jahr soll im Folgenden durch die Funktion f mit f(x) = 90*0,87x modelliert werden, wobei x die Zeit in Jahren nach der Pflanzung angibt. Der Baum ist zum Zeitpunkt der Pflanzung 90cm hoch.

a) Bestimmen Sie die Halbwertszeit von f und erläuteren sie die Bedeutung dieses Wertes.
b) Berechnen Sie die Wachstumsgeschwindigkeit nach 10 Jahren.
c) Berechnen Sie, wann die Wachstumsgeschwindigkeit 50cm pro Jahr beträgt.
d) Geben sie eine Stammfunktion von f an.
e) Berechnen Sie mithilfe einer Stammfunktion das Integral von 0-10. Erläutern sie das Ergebnis im Kontext.
f) Berechnen Sie die Höhe des Baumes nach 20 Jahren.
g) Berechnen Sie die mittlere Wachstumsgeschwindkeit innerhalb der ersten 20 Jahre.

Ich habe folgende Ansätze:

a) Hier habe ich zuerst die Funktion mit e geschrieben also: 90*eln(0,87)*x und dann:
(1/2)*90 = 90*eln(0,87)*x    --> die 90 kann man dann doch eigt wegfallen lassen oder? also würde es so weitergehen:
(1/2) = eln(0,87)*x
ln(1/2) = -0,14*x
\frac { ln\frac { 1 }{ 2 }  }{ -0,14 }  = x, also x = 4,95

b) Muss man hier für x einfach 10 einsetzen? Dann würde da ≈ 22,36 rauskommen, allerdings weiß ich nicht so ganz, was ich mit der Zahl anfangen soll.. heißt das der Baum ist im zehnten Jahr insgesamt 22,36cm gewachsen oder was genau sagt mir die Zahl?

c) Hier würde ich f(x) = 50 ausrechnen oder hab ich was übersehen, das ich anders machen muss?

e) Hier komme ich bei der Stelle nicht weiter, ich habe bereits die Zahlen soweit wie möglich zusammengefasst, allerdings weiß ich nicht wie ich das noch weiter zusammenfassen kann:

900*\frac { 1 }{ ln(0,87) } *0,25 - \frac { 1 }{ ln(0,87) } *1

f) Hier weiß ich gar nicht wie ich vorgehen soll..

g) \frac { f(20)-f(0) }{ 20-0 }   stimmt der Ansatz?

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2 Antworten

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. heißt das der Baum ist im zehnten Jahr insgesamt 22,36cm gewachsen oder was genau sagt mir die Zahl?

Genau das heißt es.

c) Hier würde ich f(x) = 50 ausrechnen oder hab ich was übersehen, das ich anders machen muss?

Ist richtig!

e) Hier komme ich bei der Stelle nicht weiter, ich habe bereits die Zahlen soweit wie möglich zusammengefasst, allerdings weiß ich nicht wie ich das noch weiter zusammenfassen kann:

900*\frac { 1 }{ ln(0,87) } *0,25 - \frac { 1 }{ ln(0,87) } *1

in Rechner eintippen, gibt  485,7   Also ist der Baum in 10 Jahren um 485cm gewachsen,  jetzt

also 485+90 cm hoch.

f) Hier weiß ich gar nicht wie ich vorgehen soll..   wie e) nur Integral bis 20.

Bei g ist es wohl eher das Integral von f und dann geteilt durch 20.

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Die Wachstumsgeschwindigkeit eines Baumes in cm pro Jahr soll im
Folgenden durch die Funktion f mit f(x) = 90*0,87x modelliert werden, wobei
x die Zeit in Jahren nach der Pflanzung angibt. Der Baum ist zum Zeitpunkt
der Pflanzung 90cm hoch.

a) Bestimmen Sie die Halbwertszeit von f und erläuteren sie die Bedeutung dieses Wertes.
Muß ich noch überlegen.

b) Berechnen Sie die Wachstumsgeschwindigkeit nach 10 Jahren.
f ( x ) = 90 * 0.87^x
f ( 10 ) = 90 * 0.87^10 = 22.236 cm / Jahr
Die Wachstumgeschwindigkeit zum Zeitpunkt x = 10 ist 22.236 cm pro Jahr.

c) Berechnen Sie, wann die Wachstumsgeschwindigkeit 50cm pro Jahr beträgt.
f ( x ) = 90 * 0.87^x = 50
90 * 0.87^x = 50
0.87^x = 50 / 90  | ln
x * ln ( 0.87 ) = ln ( 50 / 90 )
x = 4.22
Die Wachstumsgeschwindigkeit von 50 cm pro Jahr hat der Baum zum
Zeitpunkt 4.22  Jahre.

d) Geben sie eine Stammfunktion von f an.
∫  90 * 0.87^x dx
90 * 0.87^x  / ln (0.87 )
-646.26 * 0.87^x

e) Berechnen Sie mithilfe einer Stammfunktion das Integral von 0-10.
Erläutern sie das Ergebnis im Kontext.
[ -646.26 * 0.87^x ]010
485.72 cm
Dies ist das Wachstum zwischen 0 und 10 Jahren.

f) Berechnen Sie die Höhe des Baumes nach 20 Jahren.
[ -646.26 * 0.87^x ]020 + Anfangshöhe
606.38 cm + 90 cm
696.38 cm

g) Berechnen Sie die mittlere Wachstumsgeschwindkeit innerhalb der ersten 20 Jahre
( Endhöhe minus Anfangshöhe ) / Zeit
( 696.38 - 90 ) / 20
30.319 cm / jahr

~plot~ 646.26 * ( 1 - 0.87^x ) + 90  ; [[ 0 | 20 | 0 | 750 ]] ~plot~
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a.)
f(x) = 90*0,87x

Die ist eine Exponentialfunktion die ich zunächst ohne Sachzusammenhang
betrachte.
Als Halbwertzeit wird die Zeit bezeichnet in der der Funktionswert
sich auf die Hälfte reduziert hat.

f(x) = 90*0,87^x

f(0) = 90*0,87^0 = 90. Die Hälfte wäre 45
f(x) = 90*0,87^x = 45
0.87^x = 0.5
x = ln ( 0.5 ) / ln ( 0.87 )
x = 4.977

Im Sachzusammenhang. Die Wachstumsgeschwindigkeit hat sich
nach 4.977 Jahren von 90 cm pro Jahr auf 45 cm pro Jahr halbiert.

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