Formel- Eins Frage

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StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
Formel- Eins Frage
Hallo, habe hier eine Sportfrage vor mir liegen.

Die Mittellinie einer rennbahn ist eine Parabel

So und wenn es spiegel glatt ist Rutscht ein Formel-Eins Wagen in den Punkt Y(0/6)

Und die frage ist wo das Fahrzeug die fahrbahn verlassen hat.

Aus dem Bild kann ich ungefähr sehen, dass das Rennauto sich an dem Punkt (-1,5/3)
befindet.

Hat da einer ne Ahnung wie man da drangeht?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Wenn der Wagen die Fahrbahn verlässt, dann rutscht er entlang einer Tangente an den Graphen von f, die durch den Punkt P(0 |6) verläuft.

Zur Ermittlung des Berührpunktes B(u | f(u)) (und somit des gesuchten Punktes, wo der Wagen die Strecke verlassen hat) bilde einen Differenzenquotienten aus B und P und setze ihn gleich der 1. Ableitung an der Stelle u.
Löse dann nach u auf.

Gruß Björn
WebFritzi Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Bjoern1982
Zur Ermittlung des Berührpunktes B(u | f(u)) (und somit des gesuchten Punktes, wo der Wagen die Strecke verlassen hat) bilde einen Differenzenquotienten aus B und P und setze ihn gleich der 1. Ableitung an der Stelle u.
Löse dann nach u auf.


Genauso geht es so: Stelle die allgemeine Tangentengleichung auf und bestimme den Parameter so, dass (0/6) auf der Tangente liegt.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Also hab das mal versucht zu verstehen, aber ich hab ja nur einen Punkt gegeben A(0/6) und der der auf der Parabel liegt den muss ich ja finden. Ich kann doch dann keinen Differenzenquotienten machen, wenn die Punkte nicht Beide auf der Parabel liegen???
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Formel- Eins Frage
Zitat:
Original von StellaS
Also hab das mal versucht zu verstehen, aber ich hab ja nur einen Punkt gegeben A(0/6) und der der auf der Parabel liegt den muss ich ja finden. Ich kann doch dann keinen Differenzenquotienten machen, wenn die Punkte nicht Beide auf der Parabel liegen???

Einen Differenzenquotienten kann man immer aufstellen, egal wo die 2 Punkte liegen.

Alternativ: Kannst du die Tangentengleichung für die Tangente an die Parabel im Punkt B(u | f(u)) aufstellen?
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
Formel- Eins Frage
nein ,hab ich noch nie gehört. Wie geht das denn?
 
 
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Formel- Eins Frage
Wenn du das mit der Tangentengleichung noch nicht hattest, nehmen wir den Ansatz mit dem Differenzenquotienten. Den kann man immer aus 2 Punkten aufstellen, egal wo diese Punkte liegen. Hattest du denn das Thema "Ableitung" bzw. "Differentialrechnung"? Wenn nicht, müssen wir eh einen modifizierten Ansatz wählen.
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Ich kann doch dann keinen Differenzenquotienten machen, wenn die Punkte nicht Beide auf der Parabel liegen???


Selbstverständlich kann man das. Der eine Punkt is halt der gesuchte Berührpunkt und wenn man das alles in die oben gepostete Gleichung packt, kann man wunderbar nach u auflösen. Man setzt im Endeffekt nur zwei Varianten gleich, um die Steigung einer Tangenten auszudrücken, mehr ist es nicht. Die Steigung einer Tangenten erhält man entweder durch die 1. Ableitung oder eben durch einen entsprechenden Differenzenquotienten.

Gruß Björn
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Also
die Differenzenquotient ist ja

also nehme ich jetzt für x= 0 oder wie? oder den x-wert den ich suche? Und was ich da raus hab soll ich glech der 1.Ableitung der Parabelgleichnung setzen?
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Formel- Eins Frage
Das wäre der Differenzenquotient, wenn beide Punkte auf der Funktion f liegen. Das ist hier nun ja nicht der Fall. Am besten schreibst du mal den Differenzenquotienten für 2 Punkte A(x_a, y_a) und B(x_b, y_b) hin.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Ehrlich gesagt ,weiß ich nicht ganz worauf du hinaus willst. Ich versteh das mit dem Differenzenquotient nicht so ganz.
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Wie würdest du denn die Steigung einer Geraden berechnen, die durch die Punkte (x1 | y1) und (x2 | y2) verläuft ?
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
Formel- Eins Frage
Also ich würde
rechnen dann hätte ich ja die Steigung.
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Hachjee...da hast du aber auch sofort gesehen was ich vor meinem Edit eschrieben hatte Big Laugh

Hatt es noch abgeändert weil ich dich nicht damit verwirren wollte, wenn diese 2 Punkte wieder zu ein und derselben Funktion sind...

Naja, offensichtlich weisst du ja wie man die Steigung einer solchen Geraden (eine Tangente ist ja nichts anderes als eine Gerade) bestimmt.

Dann mache dasselbe für die oben genannten Punkte P und B.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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ok, wenn ich das mache für die Punkte (0/6) und (x/f(x)

dann steht da

Und das bringt mich doch nicht weiter oder?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Glaub mir, ich erzähle dir hier mit Sicherheit keinen Mist, der dich nicht weiterbringt Augenzwinkern

Zitat:


Da ist doch dein f(x)
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Ja ,aber das ist doch die Funktion von der Parabel.


so?

Und das löse ich dann nach x auf?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Dazu sage ich jetzt nichts...ich habe in meinem ersten Beitrag erwähnt, was du machen musst...bitte lies etwas gründlicher.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Ich hab das gelesen, aber kam damit nicht klar. die erste Ableitung ist -x. Das muss ich dann gleich dem setzen was ich grade oben geschrieben hab?

Ich verstehe aber nicht warum ich die Parabelfunktion in den Zähler für f(x) einsetzen soll ,weil der Differenzenquotient ja der der tangente ist.
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Ich verstehe aber nicht warum ich die Parabelfunktion in den Zähler für f(x) einsetzen soll ,weil der Differenzenquotient ja der der tangente ist.


Und diese Tangente verläuft in einem Punkt auch durch die Parabel, und zwar im Berührpunkt (u |f(u)) oder wie du es jetzt genannte hast (x | f(x)).
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Achso also hab das mal aufgelöst und hab dann für x=-2 raus. stimmt das denn?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Je nachdem von wo der Rennfahrer kommt gibt es 2 Lösungen.
Wenn er von links kommt liegst du richtig.
Nun noch die y-Koordinate des gesuchten Berührpunktes bestimmen und du hast es geschafft. Ich hoffe dir ist klar geworden warum man diesen Ansatz wählt, wenn nicht frag einfach nochmal.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Ja das mit den 2 Lsg. hab ich schon ausgeschlossen, er kommt nämlich von links.

Wenn ich jetzt mal rekapituliere:

die 1. Ableitung der Parabelfunktion sagt mir was über die Steigung.
Setze ich die Ableitung gleich der Steigung der Tangente und löse nach x auf komme ich auf meine Lsg.
Da ich aber die Steigung der Tangente nicht habe nehme ich mir den Differenzenquotient und bilde ihn und kann aber für den einen Punkt die Parabelfunktion wider einsetzen, weil der x Punkt ( Berührpunkt ) auf der Parabel liegt aber auch ein Punkt der Tangente ist.

Richtig?
Oder alles falsch verstanden?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Hört sich eigentlich ganz gut an =)

Man nutzt hier halt aus, dass man Steigungen von Geraden (Tangenten) auf 2 unterschiedliche Arten berechnen kann und da mit jeder diese Methode natürlich dieselbe Stiegung rauskommen würde kann man diese "Berechnungsterme" gleichsetzen. Und immer wenn man mal eine Gleichung aufgestellet hat, kann man diese dann auch nach irgendeiner Variablen auflösen.
Da der Rennfahrer in irgendeinem Punkt (x | f(x)) der Parabelbahn die Strecke verlässt und dann irgendwann in (0 | 6) landet lässt sich somit mit dieser Rutschbahn, die ja eine Gerade sein soll, die Steigung dieser Geraden bestimmen ganz normalmit dem Differenzenquotienten. Und da ja ein Punkt gerade der gesuchte Punkt ist, wo das Auto die ursprüngliche Bahn verlässt, hat man in diesem Differenzenqutienten direkt seine Größe x drin, die man ja am Ende haben will.
Da diese "Rutschbahngerade" ebenfalls eine Tangente an die Parabelbahn darstellt, kann man mit der 1. Ableitung eben genauso gut die Steigung dieser Tagente an der Berührstelle x berechnen, da man mit ihr immer Steigungen des Graphen an einer bestimmten Stelle berechnet.

Ich hoffe das ist nachvollziehbar.
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Ja ist sehr verständlich, danke.

Eine Frage noch :

Dieser Punkt den ich suche ist ja ein Schnittpunkt der beiden Funktionen oder?

Ich hätte doch für die gerade f(x) = m*x+6 und die andere Funktion g(x) nehmen können und hätte für m die erste Ableitung eingesetzt und die zwei Funktionen gleicgesetzt und aufgelöst.

also

geht das auch?
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Elegant smile
StellaS Auf diesen Beitrag antworten »
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Danke, ich weiß ja doch was Augenzwinkern

Danke für die Hilfe.
Bjoern1982 Auf diesen Beitrag antworten »

Ich hab nie das Gegenteil behauptet smile

Viel Erfolg weiterhin
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