Aufgabenbeispiele von Modellieren

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Extremwertaufgaben (Anwend.)

Beispiel:

Die Summe zweier Zahlen ist -4 . Wie groß muss man die erste Zahl wählen, damit das Produkt der beiden Zahlen größtmöglich wird? Wie groß ist dann dieses Produkt.

Lösung einblenden

1. Weg

y= x 2 -4x

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 -4x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die -4x durch 2x und quadriert diese Ergebnis -2 zu 4. Diese 4 fügt man dann an dritter Stelle in die Summe ein. So erhält man einen Term der Form x² ± 2xb + b², den man mit der binomischen Formel als (x ± b)² schreiben kann. Damit der Funktionsterm aber nicht verändert wird muss man die 4, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 -4x +4 -4

= x 2 -4x +4 + 1 · ( -4 )

= ( x -2 ) 2 -4

= ( x -2 ) 2 -4

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(2|-4).


2. Weg

Von x 2 -4x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 -4x = 0
x ( x -4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(2|y).

y = 2 2 -42 = 4 -8 = -4

also: S(2|-4).


Für x=2 bekommen wir also mit -4 einen extremalen Wert von x 2 -4x