Extremwertaufgaben?

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Zielfunktion

a) V = a² h

b) O = 2 a² + 4 a b

Nebenbedingung

8 a + 4 b = 72 [cm]

<=> b = 18 – 2 a

Rechnung

a) V = a² h

wobei h = b sin(x) > 0 und x∈(0, π/2]

V(a,b) = a² b sin(x)

V(a) = a² (18 – 2 a) sin(x)

V(a) = (–2 a² + 18 a) sin(x)

V'(a) = (–4 a + 18) sin(x)

V'(a) = 0 <=> a = 4.5

V"(a) = –4 sin(x) < 0

a = 4,5 [cm] Maximalstelle

b = 18 – 2 • 4.5 = 9 [cm]

Das quadratische Prisma hat mit einer Kantenlänge von 4.5 cm der Grundfläche und 9 cm der Mantelfläche ihr maximales Volumen.

b) O(a,b) = 2 a² + 4 a b

O(a) = 2 a² + 4 a (18 – 2 a)

O(a) = –6 a² + 72 a

O'(a) = –12 a + 72

O'(a) = 0 <=> a = 6

O"(a) = –12 < 0

a = 24 [cm] Maximalstelle

b = 18 – 2 • 6 = 6 [cm]

Das quadratische Prisma hat mit regelmäßigen Kantenlängen von 6 cm eine maximale Oberfläche.

Woher ich das weiß:Hobby – Mathematik (u. Physik)