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Blumenbbet Extremwertproblem

Frage von Fieka33 Fieka33

Meine Frage: Hallo Also Ich habe die folgende Aufgabe Man hat Umrandungssteine für eine Strecke von 10m. Damit soll ein rundes Beet (Radius r) und ein quadratisches Beet (Seite x) so abgegrenzt werden, dass der Flächeninhalt möglichst klein ist. Mein problem ist, dass ich ab einer bestimmten Stelle nicht weiterkomme. Ich würde mich über Denkanstöße und Errklärungen freuen!

Hier mein Ansatz Hauptbedingung: x^2 + pir^2 Nebenbedingung: Umfang 10 Meter bdeuetet 10= 2pir+4x dann stelle ich die Nebenbedingung nach x oder r um und hier liegt mein Problem: für r habe ich raus r=(-2xpi+10:-pi)^2 und für x= 20-2*pi+r:4 ich habe beides ausprobiert, weil ich mit r nicht weitergekommen bin, aber bei x bekomme ich es nun auch nicht hin :/ ich hoffe ihr könnt mir helfen oder mir sagen, wo mein Denkfehler liegt.

Liebe Grüße

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Antworten (2)

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    Antwort von Rowal Rowal

    Aus 10 = 2pi r + 4x folgt x = 1/2 * (5 - pi r). Wie dein Ansatz schon richtig war setzt man dies in x² + pi r² ein und erhält f(r) := 1/4 * (5 - pi r)² + pi * r² = pi * (1 + pi/4)* r² - 5/2 * pi * r + 25/4

    bildet man die Ableitung f'(r) nach r erhält man

    f'(r) = 2 * pi * (1 + pi/4) - 5/2 * pi

    Setzt man die Ableitung gleich 0 erhält man

    r0:=r = 5/4 * 1/(1+pi/4)

    Da f(r) eine nach oben geöffnete Parabel ist, liegt bei r0 tatsächlich ein Minimum vor.

    Kommentar von Fieka33 Fieka33Fieka33

    aaachso... ich komm nur leider nicht dahinter, warum x=1/2 * (5 - pi r) ist...? ich hatte da was ganz anderes raus :(... das ist meine lösung für x... x=2,5-(pi*r):2

    Kommentar von Fieka33 Fieka33Fieka33

    oh habs doch verstanden :) danke, ich guck mal, ob ich weiterkomme ;)

    Kommentar von Rowal RowalRowal

    Du hast selbst schon in der Frage geschrieben: 10 = 2pi * r + 4x. Folglich 4x = 10 - 2pi * r ; Durch 2 dividieren: 2x = 5 - pi * r ; x = 1/2 * (5 - pi r).

    Und dies ist dasselbe wie 2,5 - (pi * r):2. Du brauchst nur das 1/2 in die Klammer reinziehen.

  • 0
    Antwort von OmikronXi OmikronXi

    Bist du dir sicher, dass der minimale Flächeninhalt gesucht ist? Das macht ja eigentlich keinen Sinn.

    Wofür brauchst du das denn bzw. für welche Klasse? Normalerweise löst man so etwas nämlich mit Ableitungen.

    Kommentar von Fieka33 Fieka33Fieka33

    Ja, klar mit Ableitungen. Es geht ja schließlich um Extremwertprobleme.

    warum das Minimum ist? steht so in der Aufgabe? vlt son reinleger, weil man ja sonst immer von maximum ausgeht :)

    ich bin in der 11

    Kommentar von Fieka33 Fieka33Fieka33

    also ich bin jetzt schon einen schritt weiter:

    ich habe raus x=2,5-(pi*r):2 wenn ich das in die HB einsetze kommt raus

    Mi(x)= 6,25-((pir^2):4)+pir^2

    stimmt das so und wenn ja, wie komme ich weiter??

    Kommentar von OmikronXi OmikronXi

    Hab grad noch mal drüber nachgedacht. Die Aufgabe macht so keinen Sinn. Wenn du genau 10m Pflastersteine verbraten musst, dann kannst du ja nichts minimieren. Wenn du beliebig viel von den 10m nehmen darfst, dann ist der Flächeninhalt bei 0m Pflastersteinen minimal.

    Kommentar von Rowal RowalRowal

    Selbstverständlich macht die Aufgabe Sinn. Siehe meine Antwort hierzu. Numerisch ist nach meiner Anwort r=0,7...m und x=1,4..m . Die Fläche der beiden Beete zusammen ist 3,5 m². Bei jeder anderen Wahl von r ist die Fläche größer. Kannst du ja mal nachprüfen.

    Kommentar von OmikronXi OmikronXi

    Ok, Fehler meinerseits. Ich dachte du sollst das Ganze einmal für ein quadratisches Beet und einmal für ein rundes ausrechnen. Auf die Idee, dass man mit den 10m beide Beete zusammen realisieren soll bin ich dummerweise nicht gekommen. Sorry.

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