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Aufgabenbeispiele von Modellieren

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Extremwertaufgaben (Anwend.)

Beispiel:

Ein Zaun der Länge $6$ soll zusammen mit einer sehr langen Scheunenwand eine rechteckige Fläche einzäunen. Wie lang muss man die beiden Stücke zur Scheune hin wählen damit das Rechteck möglichst groß wird?

Lösung einblenden

1. Weg

$y =$ $x^{2} + 6 x$

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( $x^{2} + 6 x$ ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die $6 x$ durch 2x und quadriert diese Ergebnis 3 zu 9. Diese 9 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 9, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= $x^{2} + 6 x + 9 - 9$

= $x^{2} + 6 x + 9 + 1 \cdot (- 9)$

= ${(x + 3)}^{2} - 9$

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-3|-9).

2. Weg

Von $x^{2} + 6 x$ können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

$x^{2} + 6 x$	=	0
$x (x + 6)$	=	0

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

1. Fall:

x₁

2. Fall:

$x + 6$	=	0	\| $- 6$
x₂	=	$- 6$

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-3|y).

y = ${(- 3)}^{2} + 6 \cdot (- 3)$ = $9 - 18$ = -9

also: S(-3|-9).

Für x=-3 bekommen wir also mit -9 einen extremalen Wert von $x^{2} + 6 x$