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MATHE - Aufgabenberater

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ANALYSIS _Anwendungen

1)Extremwertaufgaben

Grundprinzip:

Im Aufgabentext wird angegeben, welche Größe optimiert werden soll. Diese hängt von zwei Variablen ab (hier a und b genannt), deren Definitionsbereiche jeweils vorab ermittelt werden MÜSSEN. Für diese Größe muß die ZIELFUNKTION Z (a,b) aufgestellt werden. Im Resttext versteckt sich eine weitere Funktion, die einen Zusammenhang zwischen a und b liefert. diese heisst NEBENBEDINGUNG und ist am besten in einer Skizze zu finden. Bei der Aufstellung der Nebenbedingungen treten immer die gleichen Methoden auf: Strahlensatz, Satz des Pythagoras, Flächen-, Körper- und Umfangsformeln. Daraus wird eine der beiden Variablen isoliert. Das Ergebnis wird dann in Z eingesetzt, so dass aus Z (a,b) nur noch Z(a oder b ) wird. Dieses Z wird dann mit den Mitteln der Kurvensiskussion untersucht. Man bildet Z´ = 0 und erhält somit die gewünschten Extremwerte davon, aus denen dann alles weitere folgt, was noch gefragt sein könnte.

Wichtig: Liegen die Ergebnisse auch in den zugehörigen Definitionsbereichen?

Variatione: Manchmal kann statt Z auch Z² betrachtet werden.

Beispiele:

1) Welches Rechteck mit dem Umfang U hat den größten Flächeninhalt F?

Zielfunktion ist F(a,b), Nebenbedingung ist U(a,b)

2)Einem Kreis mit dem Radius r soll ein Rechteck mit möglichst großem Umfang einbeschrieben werden.

U(r,x) ist Zielfunktion, die Nebenbedingung liefert der Satz des Pythagoras (Skizze!)

Einige typische Beispiele