Kann mir bitte jemand bei dieser Extremwertaufgabe helfen?

5 Antworten

Kreislänge = 2y*pi. Seitenlänge der Geraden = 2x

Insgesamt l = 400 m = 2y * pi + 2x = 2 * (y*pi + x)

Fläche ist x*y

Zwei Möglichkeiten: Erstens Lagrange-Funktion (geht, etwas kompliziert) oder einfacher: Wir Ersetzen x durch y mit obiger Gleichung:

400 = 2 * (y* pi + x) --> 200 = y * pi + x --> x = 200 - y*pi

Dann ist die Fläche (x,y): xy = (200 - y * pi) * y = 200y - y²*pi = Fläche(y)

Das ableiten: Fläche(y)' = -2y * pi + 200 = 0

und der Rest ist easy


Sasusake  09.12.2020, 11:09

Die Fläsche ist (200 - y * pi)², nicht (200 - y * pi) * y.

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nobytree2  09.12.2020, 11:10
@Sasusake

Die grüne Fläche ist xy

L hingegen bezeichnet die Strecke, also 2pi*Radius.

Wo ist jetzt genau mein Fehler?

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Sasusake  09.12.2020, 11:12
@nobytree2

Wenn die grüne Fläche ein Quadrat mit der Seitenlänge x ist und x = (200 - y * pi) ist, dann ist die grüne Fläche (200 - y * pi)²

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nobytree2  09.12.2020, 11:13
@Sasusake

Die untere und obere Seite des Rechtecks ist x = (200 - y*pi)

die linke und rechte Seite des Rechtecks ist hingegen 2y und NICHT (200-y*pi)

Es IST nicht notwendig ein Quadrat, wie Du annimmst.

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Wenn Du y um 45 Grad hochdrehst, dann siehst Du einen bestimmten Abschnitt auf der Rasenfläche.

y ist dabei gleichzeitig der Radius des (Halb-)kreises.

Du hast also einen auseinandergeschnittenen Kreis, einen links und einen rechts. Da es 2 Halbkreise sind, ist Teil der Laufstrecke ein ganzer Kreis.

Mit anderen Worten: Der Kreisumfang ist Teil der Laufstrecke.

Jetzt brauchst Du x: Subtrahiere also den Kreisumfang von 400 und dividiere das Ergebnis durch 2. Weil die Läufer ja einmal hin und dann her laufen auf der snderen Seite.

Das grüne Rechteck ist maximal, wenn es ein Quadrat ist.

Also x = 2y

und 400 m = 2*x + 2 * pi * y

also:

400 = 4*y + 2 * pi * y

200 = (2 + pi) * y

y = 200 / (2 + pi)

Ist nur ein Schnellschuss, bitte prüfen.

Also auf jeden Fall gilt schon einmal die Bedingung, dass 2*x + 2*Pi*y = 400 gelten muss. Denn die zwei Halbkreis ergeben zusammen einen Kreis mit dem Umfang 2 Pi y. Die Sternchen sollen Malpunkte sein.


Michi690 
Fragesteller
 09.12.2020, 11:00

wie muss ich dann weiter Vorgehen?

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Sasusake  09.12.2020, 11:02

Und die Zielfunktion Z ist Z = x^2

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DerRoll  09.12.2020, 11:09
@Sasusake

Ne, die Zielfunktion ist Z = x*y. Und eine der beiden Variablen kann man über den gegebenen Umfang in der anderen ausdrücken.

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Sasusake  09.12.2020, 11:07

Also gilt:

400 = 2*x + 2*Pi*y

D.h. x = 200 - Pi * y

Das x kann man also auch nur mit y ausdrücken und daher setzt du nun in die Zielfunktion für x eben 200 - Pi * y ein. Also erhälst du:

Z = (200 + Pi * y)²

Davon bestimmst du nun das y, wofür die Funktion maximal wird.

Dann ersetzt du das y mit dieser Zahl in der Gleichung

400 = 2*x + 2*Pi*y

und bestimmst das x.

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Ich muss mich korrigieren:

Fläche(y) = 2y * x = 2y * (200 - y * pi) = 400y - 2y²