Aufgabenbeispiele von Modellieren

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Extremwertaufgaben (Anwend.)

Beispiel:

Ein Rechteck hat den Umfang -20 cm. Wie breit muss es sein, damit der Flächeninhalt des Quadrats am größten wird.

Lösung einblenden

1. Weg

y= x 2 -10x

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -10x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -10x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -5 zu 25. Diese 25 fügt man dann an dritter Stelle in die Summe ein. So erhält man einen Term der Form x² ± 2xb + b², den man mit der binomischen Formel als (x ± b)² schreiben kann. Damit der Funktionsterm aber nicht verändert wird muss man die 25, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -10x +25 -25

= x 2 -10x +25 + 1 · ( -25 )

= ( x -5 ) 2 -25

= ( x -5 ) 2 -25

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(5|-25).


2. Weg

Von x 2 -10x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -10x = 0
x ( x -10 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -10 = 0 | +10
x2 = 10

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(5|y).

y = 5 2 -105 = 25 -50 = -25

also: S(5|-25).


Für x=5 bekommen wir also mit -25 einen extremalen Wert von x 2 -10x