Extremwertaufgaben?

3 Antworten

Die Katheten sind b/2 und h, folglich gilt: (b/2)² + h² = (b²/4) + h² = 1²

Lealoline 
Fragesteller
 23.11.2020, 20:02

Dankeee

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Hallo,

die Sache wird viel einfacher, wenn Du b/2=x setzt.

Dann gilt nach dem Satz des Pythagoras x²+h²=1 (Nebenbedingung).

Die 2 m Länge sind für das Maximalvolumen unerheblich, da sie eine Konstante sind.

Das Volumen wird dann maximal, wenn der Zeltquerschnitt maximal wird, das wäre dann einfach h*x (x=b/2 ist die halbe Grundseite, h ist die Höhe des gleichschenkligen Dreiecks, das den Querschnitt bildet).

Du mußt also nur ermitteln, wann das Produkt h*x maximal wird, wenn die Nebenbedingung lautet, daß x²+h²=1.

h²=1-x² und h=Wurzel (1-x²)

Querschnittsfläche also x*(Wurzel (1-x²).

Ableiten nach x und Ableitung gleich Null setzen.

Ich selbst habe es mit dem Lagrange-Multiplikator gelöst und mit partiellen Ableitungen nach h, x und lambda, das ist einfacher.

Lösung auf jeden Fall x=h=Wurzel (1/2). Maßeinheit ist Meter.

Maximaler Querschnitt ergibt maximales Volumen.

Herzliche Grüße,

Willy

Willy1729  23.11.2020, 18:33

Kleiner Tipp, wenn h*x maximal, dann auch h²*x².

Wenn Du damit als Zielfunktion arbeitest, löst sich die Sache viel einfacher auf.

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Hinweis: V=1/2*h*b*2 ist schon mal falsch,weil das die Fläche von 2 rechtwinkligen Dreiecken ist und damit die Frontfläche und kein Volumen.

außerdem muß da stehen A=1/2*h*(b/2)*2 → A=1/2*h*(b/2) ist ein rechtwinkliges Dreieck

Fläche von rechtwinkligen Dreieck A=1/2*a*b

Das kann man viel einfacher rechnen.

Damit das Volumen maximal wird,muß ja die Vorderfläche maximal werden,weil ja die Länge des Zeltes l=2 m=konstant ist

Das gleichschenklige Dreieck (Vorderfläche),kann in 2 rechtwinklige Dreiecke aufteilen.Die Vorderfläche wird dann maximal,wenn die Fläche des rechtwinkligen Dreiecks maximal ist

Fläche vom rechtwinkligen Dreieck A=1/2*a*b Amax=1/4*c² bei Winkel (a)=45°

mit sin(a)=Gk/Hy=h/c → h=sin(45°)*1 m=0,707...=|1/2*Wurzel(2)| Betrag !

Herleitung

1) A=1/2*a*b Fläche vom rechtwinkligen Dreieck

2) sin(a)=Gk/Hy=b/c → b=sin(a)*c

3) cos(a)=Ak/Hy=a/c → a=cos(a)*c

2) und 3) in 1)

A=1/2*cos(a)*c*sin(a)*c=c²/2*cos(a)*sin(a)

siehe Mathe-Formelbuch,was du privat in jedem Buchladen bekommst

Kapitel,trigonometrische Funktionen,Produkte von trigonometrischen Termen

sin(a)*cos(b)=1/2*[sin(a-b)+sin(a+b)] mit (a)=(b)

...=1/2*[sin(0)+sin(2*a)

sin(a)*cos(a)=1/2*sin(2*a)

eingesetzt

A=c²/2*1/2*sin(2*a)=1/4*c²*sin(2*a) Maximum,wenn sin(2*a)=1 → (a)=45°

Probe: sind(2*45°)=sin(90°)=1

maximale Fläche der rechtwinkligen Dreiecks bei Amax=1/4*c²

bei Alpha (a)=45° und Beta (b)=45°

Bei dir

1) A=1/2*h*(b/2)*2=1/2*h*b Vorderfläche

2) c²=(b/2)²+h² Satz des Pythagoras c²=a²+b²

aus 2) h=Betrag Wurzel(c²-b²/4) mit c=1 m

in 1)

A(b)=1/2*Wurzel(1-b²/4)*b ableiten mit der Produktformel (u*v)´=u´*v+u´*v´

Konstantenregel (a*f(x))´=a*f´(x)

A(b)=1/2*(1-b²/4)^(1/2)*b

A´(b)=0=..... Nullstellen ermitteln b=...

A´´(b)=.... prüfen,ob Maximum oder Minimum

den Rest schaffst du selber

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – hab Maschinenbau an einer Fachhochschule studiert