Extremwertaufgabe

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MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »
Extremwertaufgabe
Hi,
ich weiß bei dieser Aufgabe nicht mal, wie ich anfangen soll:

Aus einer rechteckigen Glasscheibe mit der Länge 5a und der Breite b ist das in der Abbildung schraffierte Flächenstück herausgebrochen. Der Rand dieses Bruchstücks stellt ein Polynom zweiten Grades dar, das für eine waagerechte Tangente aufweist.

Aus dem restlichen Glasstück soll, wie skizziert, eine rechteckige Fläche F herausgeschnitten werden.

Für welche Maße des Rechtecks wird sein Flächeninhalt maximal?

Ist die Lösung eindeutig?


Ich bin schon an der Frage verzweifelt, ob 5 Längeneinheiten entsprechen und einer Längeneinheit. Aber das würde der Skizze gar nicht gleichkommen (habe sie mit einem Grafikprogramm nachgeahmt und hier angehängt).

Wie also anfangen?!
Was ich bisher habe:









Weiter komme ich nicht.

Liebe Grüße
MatheKind
CFusz Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Extremwertaufgabe
Hallo Mathekind, Wink

a und b sind dogenannte Formvariablen. Sie stehen wie jede andere Variable auch für beliebige, aber jeweils feste Werte.
Es ist unerheblich, ob 5a=5 LE sind und oder b=1 LE. Auch ob es eine Beziehung zwischen a und b gibt ist letztendlich unerheblich.
Der Anfang ist schon mal gut und richtig. Nur sind hier 2 informationen noch nicht berücksichtigt worden, die man der Skizze entnehmen kann.
f(b)= ??????
f(0)= ??????


Gruß CFusz
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Extremwertaufgabe
Zitat:
Original von MatheKind


Dazu noch folgendes. In der Aufgabe sind für Länge und Breite des Rechtecks schon die Variablen a und b vergeben worden. Es ist daher äußerst ungeschickt, die gleichen Bezeichnungen für etwas anderes (nämlich die Koeffizienten des Polynoms) nochmal zu verwenden.
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Extremwertaufgabe
H ihr beiden!,
danke, für die Antworten!

Zitat:
Original von CFusz
a und b sind dogenannte Formvariablen. Sie stehen wie jede andere Variable auch für beliebige, aber jeweils feste Werte.
Es ist unerheblich, ob 5a=5 LE sind und oder b=1 LE. Auch ob es eine Beziehung zwischen a und b gibt ist letztendlich unerheblich.


Dann kann ich stattdessen auch einfach mit 5 und 1 rechnen?!

Ich habe mich mal an den Ratschlag von klarsoweit gehalten und andere Bezeichnungen genommen:






Was ich nun hinzugefügt habe:

Auch hier ergänzt: . Kommt mir irgendwie falsch vor, aber ich habe doch ausgerechnet, dass h = 0 ist ...

Dann habe ich weiter ausgerechnet:











Nun setzt ich i und h ein:







Nun alle Werte in die Normalfunktion einsetzen:



Ist das soweit richtig?!

Liebe Grüße
MatheKind
CFusz Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Extremwertaufgabe
Ja, auf diese Funktion komme ich auch Freude
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Extremwertaufgabe
Die Funktion ist am Ende zwar richtig, bei der Herleitung gibt es aber Fehler:
Zitat:
Original von MatheKind


...


Erstmal hast du x² nicht richtig abgeleitet. Und dann ist die Frage, was die letzte Gleichung soll. Wie kommst du darauf? Am besten ersatzlos streichen und gut ist.
 
 
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

@klarsoweit:
Ja, stimmt. Besser wegstreichen. Augenzwinkern

Zur Aufgabe:

Wieso ist es egal, ob ich nun festlege, dass ist und ebenfalls ?! Man sieht an der Zeichnung, dass das Viereck die Breite hat und hoch ist. Jedoch ist fast genauso lang wie . Wie kann man das also rechtfertigen?!
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Nun zur Endlösung:










Nun die Ableitung, um die maximale Höhe zu bekommen:



Ist das richtig, dass ich die Zähler nicht explizit ableite?! Habe ich mal in einem anderen Beispiel ähnlich gesehen.

Nun weiter mit Nullsetzen:











Nun die zweite Ableitung um zu sehen, ob das auch ein Hochpunkt ist:



Nun setze ich von ein.









Ist also ein Hochpunkt!

Nun in die obige Rechteck-Formel einsetzen:












Ist das richtig und bin ich fertig mit der Aufgabe?!

In der Aufgabe ist ja noch gefragt:

Ist die Lösung eindeutig?

Ich würde sagen, dass die Lösung eindeutig ist.

Was sagt ihr dazu?!

Liebe Grüße
MatheKind
CFusz Auf diesen Beitrag antworten »

Die Rechnung ist, soweit ich das Übersehe richtig.
Du hast allerdings vergessen, daß es noch eine Zweite Lösung für f'(x)=0 gibt.
Finde diese zweite Lösung.
Überlege dann, ob diese zweite Lösung zu einer uneindeutigkeit führt.
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

die rechnung ist leider nicht richtig, denn du hast für f(x) falsch eingesetzt unglücklich



(du hast den summand a vergessen)

und wenn du auf dieselbe lösung wie ich kommst,
nämlich , ist sie NICHT eindeutig.

aber irren ist menschlich unglücklich
und ich bin sehr mensch unglücklich

werner
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Hi CFusz!
Danke, für deine Antwort!

Zitat:
Original von CFusz
Die Rechnung ist, soweit ich das Übersehe richtig.
Du hast allerdings vergessen, daß es noch eine Zweite Lösung für f'(x)=0 gibt.
Finde diese zweite Lösung.
Überlege dann, ob diese zweite Lösung zu einer uneindeutigkeit führt.


besagt ja, dass für jedes , der Funktionswert ist.

Wie kann das aber sein?! Es müsste die selbst sein, damit das der Fall ist.

Kannst du mir ein bisschen auf die Sprünge helfen?!
Ich sehe gerade überhaupt keine Uneinstimmingkeiten.

Liebe Grüße
MatheKind
CFusz Auf diesen Beitrag antworten »

mea culpa Gott

Das a hatte ich doch glatt übersehen. Hammer
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von riwe
die rechnung ist leider nicht richtig, denn du hast für f(x) falsch eingesetzt unglücklich



(du hast den summand a vergessen)


Ach du Sch...!!! Dummer Tippfehler!!!

Jetzt habe ich gleich zwei Probleme mehr, denn ich komme nicht auf deine Lösung von







Ableitung:



Jetzt Nullsetzen:











Jetzt habe ich im Nenner, da ich durch x teilte.

Ist aber eine dumme Lösung und sieht deiner gar nicht ähnlich! traurig

Wo ist der Fehler?!

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

bis hierher

Freude

aber kannst du denn keine quadratische gleichung lösen geschockt



der rest gehört dir unglücklich
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von riwe
bis hierher

Freude

aber kannst du denn keine quadratische gleichung lösen geschockt


Doch, aber es müsste doch auch so gehen, wie ich das aufgeführt hatte, oder nicht?!

Zitat:





Hmm, ich kenne das anders.








Da kommt aber leider nicht das Gleiche raus.

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von MatheKind
Zitat:
Original von riwe
bis hierher

Freude

aber kannst du denn keine quadratische gleichung lösen geschockt


Doch, aber es müsste doch auch so gehen, wie ich das aufgeführt hatte, oder nicht?!

Zitat:





Hmm, ich kenne das anders.







zunächst: das sind KEINE gleichungen, da fehlt "=0" unglücklich
und SO kennst du es sicher nicht geschockt

denn und NICHT

denn die pq-formel gilt für die gleichung


daher mußt du vorher die linke seite durch a dividieren, damit ergibt sich p wie oben und

und damit nach kürzen





ein bißerl mehr sorgfalt hilft auch fehler vermeiden unglücklich
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Gut, danke! smile

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

gern geschehen,
und wenn du ausgeschlafen hast und bist,
überprüfe das maximum,
bestimme die maximale fläche
und prüfe auf eindeutigkeit.

ich bin schon munter unglücklich
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Hallo riwe!

Zitat:





Kleine Frage zwischendurch: Rein rechnerisch würde ein gegativer Wert für rauskommen, da ebenfalls negativ ist. Anscheinend hast du den Betrag von genommen, weil die Fläche nicht negativ sein kann, richtig?!

Wenn ich das richtig verstehe, stellt das gleichzeitig auch die Undeutigkeit des Ergebnisses dar, weil das eigentlich ein Minima ist, wir aber daraus aber ein Maxima machen, in dem wir einfach den Betrag von nehmen.

Richtig?!

Sag mir bitte, dass das richtig ist. unglücklich

Biiiitteeee!!! unglücklich

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von MatheKind
Hallo riwe!

Zitat:





Kleine Frage zwischendurch: Rein rechnerisch würde ein gegativer Wert für rauskommen, da ebenfalls negativ ist. Anscheinend hast du den Betrag von genommen, weil die Fläche nicht negativ sein kann, richtig?!

Wenn ich das richtig verstehe, stellt das gleichzeitig auch die Undeutigkeit des Ergebnisses dar, weil das eigentlich ein Minima ist, wir aber daraus aber ein Maxima machen, in dem wir einfach den Betrag von nehmen.

Richtig?!

Sag mir bitte, dass das richtig ist. unglücklich

Biiiitteeee!!! unglücklich

Liebe Grüße
MatheKind


nein, das ist falsch!
"rein rechnerisch" kommt

heraus unglücklich

begründung:
+ px + q = 0 und bei uns steht ja ... - 8bx +... = 0
und bekanntlich gilt

die 2. lösung der quadratischen gleichung liefert das minimum,
was du - siehe oben - ja noch überprüfen MUSST unglücklich

dann bestimmst du die FLÄCHE dieses rechteckes - siehe oben Big Laugh

um nun die ein- oder mehrdeutigkeit festzustellen, bedarf es auch einer untersuchung der randwerte der funktion (schön geschwollen unglücklich )

und dazu betrachte bitte, bitte Big Laugh mein bilderl und darin das GELBE rechteck,
wozu gebe ich mir denn so viel mühe mit dem malen traurig

(das rosa eingefärbte ist das rechteck mit x = 0.5b)

und dann sage mir bitte, ob es geklappt hat und dir alles klar ist Gott
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Hi riwe,
man sollte eben nicht spät Nachts um 3 Uhr mit dem Lernen anfangen. unglücklich

Ich habe für raus.

Wegen der Uneindeutigkeit:
Soll die Uneindeutigkeit etwa sein, dass wenn man die Höhe der Rechtecke von und um erhöht, dann plötzlich zu wird und zu ?!

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

A Freude

rest nein traurig

warum machst du denn nicht, was ich dir empfohlen habe verwirrt
betrachte das GELBE rechteck:
die länge "geht von 0....b", und ist daher verwirrt , die höhe beträgt verwirrt
und daher beträgt die fläche verwirrt

edit: ein bilderl samt titel unglücklich
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Hi riwe,

Zitat:
Original von riwe
warum machst du denn nicht, was ich dir empfohlen habe verwirrt



Hatte ich versucht, aber ich konnte bei deiner anderen Zeichnung kein gelbes Dreieck finden. Bei deiner jetzigen schon.

Zitat:

Ich habe hier mal ergänzt:

betrachte das GELBE dreieck:
die länge "geht von 0....b", und ist daher lang, die höhe beträgt
und daher beträgt die fläche . smile


Ist ja ne coole Sache!!! smile Also gibt es ZWEI Lösungen!!! Dann kann man also durch Ableitung nicht alle Maxima und Minima bestimmen, sondern muss jeweils immer die Randwerte einsetzen?! Dann stimmt beispielsweise das Minima, dass wir durch die Ableitung erhalten haben gar nicht, sondern muss sich auf das Minima x = b beziehen (da kommt 0 raus und ist somit kleiner)?!

Liebe Grüße
MatheKind
riwe Auf diesen Beitrag antworten »

ja, soll natürlich RECHTeck heißen, das ist wohl klar und steht weiter oben und ist so gezeichnet,
irgendwann macht halt auch der beste fahler Big Laugh

aber im ernst: ja du mußt AUCH den rand betrachten.
hier gibt es also 2 möglichkeiten, ein maximales rechteck zu basteln.

aber warum soll denn deshalb das minimum nicht stimmen verwirrt
das ist ein "lokales" minimum für alle 0 < x < b ,
und das randminimum beträgt A = 0 für x = b, während wir eben für x = 0 das 2. maximum haben.

aber du hast schon das richtige gemeint Freude
MatheKind Auf diesen Beitrag antworten »

Danke, riwe! smile
Hat sehr viel Spaß mit dir gemacht und du warst mir eine große Hilfe! smile

Liebe Grüße
MatheKind
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