Der Boden eines 2km langen Kanals hat die Form einer Parabel?


23.03.2021, 12:55

PS: Wir hatten die ganze Zeit Integralrechnung gehabt z.B. Funktion zw. Graph und x-Achse und zw. zwei Funktionen. Daher kann ich mit der Aufgabe gerade gar nichts anfangen....

1 Antwort

a)

Parabel f(x) = a*x^2 + b

Es muss gelten

f(0) = 0 und f(4) = 2

Daraus folgt b = 0 und a = 1/8

f(x) = x^2/8

Stammfunktion F(x) = x^3/24 + C

Das Integral über f(x) im Intervall [-4,+4] ist

F(4) - F(-4) = 4*4*4/24 - - 4*4*4/24 = 8*4*4/24 = 16/3

Zur Ermittlung der Querschnittsfläche muss man das Rechteck aus Breite 2*4 und Höhe 2 berücksichtigen:

Querschnitt = 2*4*2 - 16/3 = 32/3 = 10 + 2/3

b)

Der Querschnitt hat die Einheit m^2

Der Kanal ist 2000 Meter lang.

Volumen = 32/3 * 2000 ~ 21333 m^3

c)

Wenn der Kanal nur halb gefüllt ist, gilt für den Pegel auf der rechten Seite der Parabel

f(x) = 1

x^2/8 = 1

Lösung x = 2*wurzel(2)

Dann integriert man über das Intervall [-x,x]

F(x) - F(-x) = 4 * wurzel(2) / 3

Jetzt wieder das Rechteck mit der Breite 2 * 2 * wurzel(2) und der Höhe 1 berücksichtigen

Querschnitt = 2* 2 * wurzel(2) - 4 * wurzel(2) / 3 = 8 * wurzel(2)/3

Das Verhältnis der beiden Querschnitte ist dann

32/3 : 8 * wurzel(2)/3 = wurzel(2) / 4 ~ 0.3535 also 35%.