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Aufgabe:

-Berechnen Sie, welche Strommenge nach sechs Stunden erzeugt wurde

-Wieviel Strom kann durchschnittlich pro Stunde erzeugt werden

Bildschirmfoto 2022-11-07 um 20.19.09.png


Problem/Ansatz:

Grundsätzlich verstehe ich, dass in der ersten Aufgabe das Integral der in der Grafik aufgeführten Funktion mit Obergrenze von 6 und Untergrenze von 0 berechnen muss. Allerdings fällt es mir etwas schwer, zu der genannten Funktion eine Stammfunktion handschriftlich herzuleiten. Eignet sich bei der Funktion die Ketten- oder Substitutionsregel?

Bei der zweiten Ausgabe fehlt mir der Ansatz, wie ich den Mittelwert berechne.

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Aloha :)

$$F(t)=\int \frac{800}{1+e^{-0,8t\cdot\left(\frac{800}{10}-1\right)}}\,dt=800\int \frac{1}{1+e^{-63,2\,t}}\,dt$$Wenn du Zähler und Nenner mit \(e^{63,2\,t}\) erweiterst$$F(t)=800\int \frac{e^{63,2\,t}}{e^{63,2\,t}+1}\,dt$$und dann noch die innere Ableitung der \(e\)-Funktion als Faktor darstellst$$F(t)=\frac{800}{63,2}\int \frac{63,2\cdot e^{63,2\,t}}{e^{63,2\,t}+1}\,dt$$steht im Zähler die Ableitung des Nenners.

Das ist ein Standard-Integral der Form \(\int\frac{g'(x)}{g(x)}\,dx=\ln|g(x)|+\text{const}\), sodass:$$F(t)=\frac{800}{63,2}\ln\left|e^{63,2\,t}+1\right|+\text{const}$$

In den ersten 6 Stunden wird daher die folgende Energiemenge verstromt$$E=F(6)-F(0)=4791,23\,\text{MWh}$$

Das entspricht einer durchschnittlichen Leistung von \(\frac{4791,23}{6}=798,54\,\mathrm{MW}\)

PS: Der Aufgabensteller hat keine Ahnung von physikalischen Einheiten. Strom ist Ladung pro Zeit. Dagegen ist eine Megawatt-Stunde eine Einergieeinheit. Und die durchschnittliche Energiemenge pro Zeiteinheit (hier 1h) ist eine Leistung.

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Vielen Dank für die schnelle Antwort!

Kannst du mir vielleicht noch erklären, wie du auf die Erweiterung des Zählers und Nenners mit e^{-63,2t} kommst?

Oft kann man sich beim Integrieren viel Arbeit sparen, wenn man vorher den Integranden mathematisch umformt. Die Idee war, dass ich im Zähler gerne die Ableitung des Nenners stehen haben möchte. Daher hat sich die Erweiterung mit \(e^{63,2\,t}\) aufgedrängt.

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