Die Zahl 12 soll in drei Summanden zerlegt werden, dass deren Produkt maximal wird?

6 Antworten

Hallo,

f(x,y) = x*y*(12 - x - y) = 12*x*y - x²*y - x*y²

fx(x,y) = 12*y - 2*x*y - y²

fy(x,y) = 12*x - x² - 2*x*y

Man muss das folgende Gleichungssystem lösen:

12*y - 2*x*y - y² = 0

12*x - x² - 2*x*y = 0

Aus der zweiten Gleichung ergibt sich:

(12 - 2*y)*x - x² = 0

Eine Lösung davon wäre x = 0. Diese können wir vernachlässigen, sie führt zu einem minimalen Produkt von Null. Wenn aber x ungleich Null ist, dann dürfen wir durch x dividieren:

12 - 2*y - x = 0

x = 12 - 2*y

Das setzen wir in die erste Gleichung des obigen Gleichungssystems ein:

12*y - 2*(12 - 2*y)*y - y² = 0

12*y - 24*y + 4*y² - y² = 0

3*y² - 12*y = 0

y² - 4*y = 0

Auch hier entfällt die Lösung y = 0 und wir dürfen wieder durch y dividieren:

y - 4 = 0

y = 4

x = 12 - 2*y = 12 - 2*4 = 4

z = 12 - x - y = 12 - 4 - 4 = 4

Also x = y = z = 4 ist die Lösung!

Wenn nur positive Ergebnisse betrachtet werden, dann 4 4 4, es gibt so eine Regel, die besagt: Je "gleicher" die Zahlen desto größer das Ergebnis, bei zwei Summanden wäre 6 6 die beste Kombination, bei 4 Zahlen wären es 3 3 3 3 usw

Ohne weitere Einschränkung gibt es keine Lösung.

Beispiel :

2012 + (-1000) + (-1000) = 12

2012 * - 1000 * - 1000 = 2012000000

Das kann man beliebig so weiter spielen.

Ich vermute, dass außerdem gefordert ist, dass a, b, c alle jeweils größer als Null sein sollen.

Ja, das ist schon ein recht guter Ansatz. Nun muss man noch berechnen, wo P(x, y) maximal wird. Problem: Es gibt kein absolutes Maximum von P(x, y).

Man kann 12 = x + x + (12 - 2x) zerlegen, und das Produkt x ⋅ x ⋅ (12 - 2x) wird für x gegen -∞ unendlich groß. Ist vielleicht noch iregendeine Nebenbedingung gegeben? Beispielsweise dass die Summanden nicht-negativ sein sollen?

Hallo,

vorausgesetzt, die Summanden sind Elemente der Menge der natürlichen Zahlen:

Nebenbedingung:

x+y+z=12

Zielfunktion:

xyz=max.

Mit Lagrangeverfahren:

Funktion Phi:

xyz+λ*(x+y+z-12)

Nun die partiellen Ableitungen auf Null setzen:

∂x: yz+λ=0
∂y: xz+λ=0
∂z: xy+λ=0
∂λ: x+y+z-12=0

Aus den drei ersten Gleichungen ergibt sich, daß yz=xz=xy und damit x=y=z.

So läßt sich die vierte Gleichung zu 3x-12=0 umformen.

Daraus folgt:

x=y=z=4

Das maximale Produkt bekommst Du, wenn alle drei Summanden aus der Zahl 4 bestehen.

Herzliche Grüße,

Willy


mihisu  24.05.2019, 11:15

Wobei man beachten sollte, dass bei (x, y, z) = (4, 4, 4) nur ein lokales Maximum vorliegt. Dies ist jedoch kein absolutes Maximum beispielsweise ist für (-4, -4, 20) das Produkt (-4) ⋅ (-4) ⋅ 20 = 320 größer als das Produkt 4 ⋅ 4 ⋅ 4 = 64. (Außer man beschränkt sich auf nicht-negative Summanden, wovon aber nichts in der Fragestellung steht.)

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Willy1729  24.05.2019, 12:02
@mihisu

Deswegen habe ich x, y, z Element N vorausgesetzt.

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