Wie berechnet man das Dreieck mit dem maximalen Flächeninhalt wenn folgende Funktion und Punkte gegeben ist?

2 Antworten

Wie bereits bekannt, ist f(x) = 1/2 (x²-2)².

Der Graph hat damit einen W-förmigen Verlauf und alle Funktionswerte sind nicht negativ. Damit haben die Punkte B und C die gleiche y-Koordinate, denn der Graph von f ist schließlich achsensymmetrisch zur y-Achse.

Die Grundseite des Dreiecks ist 2x. Die Höhe des Dreiecks ist f(x)-9.

Dann ergibt sich für die Fläche des Dreiecks ABC:

A(x) = 1/2 * 2x * ( f(x) - 9 ) =

x ( 1/2 (x²-2)² - 9 ) =

1/2 x (x²-2)² - 9x.

 - (Mathematik, Funktion, Vektoren)
Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:16

Ah vielen dank hab da anscheinend viel zu kompliziert gedacht :S HAst mir viel geholfen

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everysingleday1  04.10.2015, 20:16

A(x) = 1/4 x^5-x³+x-9x = 1/4 x^5-x³-8x

Dann ist A '(x) = 5/4 x^4-3x²-8.

A '(x)=0 ist für x=-2 oder x=2 erfüllt. Da aber f(2)=f(-2) < 9, musst du wohl oben in der Beschreibung "größer gleich" mit "kleiner gleich" verwechselt haben.

Ein lokales Maximum erhälst du nur, wenn f(x) zwischen 0 und 9 liegt.

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:24
@everysingleday1

und die Antwort lese ich erst jetzt und ja du hast recht :S

wie kommst du jetzt auf dieses A(x) = 1/4 x^5-x³+x-9x = 1/4 x^5-x³-8x und wofür braucht man A '(x) = 5/4 x^4-3x²-8?


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everysingleday1  04.10.2015, 20:27
@Tharkon

Dann muss die Skizze natürlich angepasst werden. Die Punkte B und C dürfen nun nicht mehr über der Geraden y=9 liegen, sondern darunter.

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everysingleday1  04.10.2015, 20:31
@Tharkon

A(x) ist die Zielfunktion bzw. die Flächeninhaltsfunktion. Um das Maximum zu bestimmen, müssen wir ableiten, damit wir die Extremstellen berechnen können.

A(x) = 1/2 * 2x * ( 9 - f(x) ) =

x ( 9 - (1/4 x^4-x²+1) ) = x ( 9 - 1/4 x^4+x² -1) =

x (8 - 1/4 x^4 + x²) = -1/4 x^5 + x³ + 8x.

Also A '(x) = -5/4 x^4 + 3x² + 8.

Und es ist A ''(x) = -5x³ + 6x.

A '(x) = 0 ... also x = 2

A ''(2) = -5 * 8 + 6 * 2 = -40 + 12 = -28 < 0 ... folglich lokales Maximum.

A(2) = 16.

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:38
@everysingleday1

Also an etwas wie eine Flächeninhaltsfunktion kann ich mich ganz sicher nicht mehr erinnern :S Aber das werde ich mir dann nochmal durchlesen ^^

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everysingleday1  04.10.2015, 20:40
@Tharkon

Die Zielfunktion wird hier so genannt, weil man in Abhängigkeit von der Variablen x den Flächeninhalt des Dreiecks berechnen kann.

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:42
@everysingleday1

ok doch noch eine allerallerletzte  Frage: wie bist du darauf gekommen, dass die Grundseite 2x sein muss?

Und vielen Dank für deine Hilfe und Geduld :P

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everysingleday1  04.10.2015, 20:44
@Tharkon

Der Punkt B hat die x-Koordinate x und der Punkt C hat die x-Koordinate -x. Dann ist der horizontale Abstand von B und C gegeben durch x-(-x) = x+x = 2x. Und dieser Abstand ist die Länge der Grundseite des Dreiecks ABC.

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:50
@everysingleday1

nach dir würden dann doch B und C an der x-Koordinate 1 bzw -1 liegen nicht war? und  ist das Ergebnis A(2) =16 dann schon der Flächeninhalt oder was sagt die 16 aus? wie gesagt in Flächeninhaltsfkt. muss ich mich dann nochmal reinlesen.

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everysingleday1  04.10.2015, 20:54
@Tharkon

Es ist B(2|1) und C(-2|1).

Der maximale Flächeninhalt beträgt 16 FE (Flächeneinheiten).

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:58
@everysingleday1

aaaaaaaaah jetzt hab ich den Durchblick :D VIelen Dank jetzt habe ich das komplett kapiert ^^

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:20

Aber hast du mit 1/2 (x²-2)² nicht einen Fehler gemacht ? :S

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everysingleday1  04.10.2015, 20:25
@Tharkon

Der Term wurde heute ja schonmal betrachtet und bei der Umformung hatte ich das 1/4 in die quadratische Klammer gezogen, dadurch wurde es zu 1/2, das war mir wohl noch in Erinnerung, dadurch der Flüchtigkeitsfehler :)

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Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:30
@everysingleday1

Einmal die Frage oben zu deiner anderen Antwort und dann nochmal: da kommt doch dann aber gar kein Flächeninhalt heraus bei deiner Rechnung oder? zumindest verstehe ich den weg nicht und was der dann sein soll :S

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Tipp Nr. 1: Das Skalarprodukt zweier Vektoren ergibt die Fläche des von ihnen aufgespannten Parallelogramms. Die brauchst du nur noch zu halbieren und schon hast du die Fläche des Dreiecks. Bringt dich das etwas weiter?

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Masterabschluss Theoretische Physik
Tharkon 
Fragesteller
 04.10.2015, 20:08

Erstmal danke, dass du dich überhaupt hiermit befasst.

Ja das ist mir bewusst, jedoch wie finde ich die Punkte heraus mit denen ich das größtmögliche Dreieck bekomme? 

Dafür muss ich ja entweder den x-Wert von B oder C oder f(x) von einem von beiden herausfinden :/

An der Stelle ist mein Problem

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PhotonX  04.10.2015, 20:12
@Tharkon

Siehe Antwort von everysingleday1, er hat die Aufgabe nun schon fast komplett vorgerechnet.

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