Aufgabenbeispiele von Modellieren

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Extremwertaufgaben (Anwend.)

Beispiel:

Ein Rechteck hat den Umfang 20 cm. Wie breit muss es sein, damit der Flächeninhalt des Quadrats am größten wird.

Lösung einblenden

1. Weg

y= x 2 +10x

Man erweitert die ersten beiden Summanden ( x 2 +10x ) zu einem 'binomischen Formel'-Term. Dazu teilt man die 10x durch 2x und quadriert diese Ergebnis 5 zu 25. Diese 25 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 25, die man an 3. Stelle eingefügt hat, danach auch wieder abziehen.

= x 2 +10x +25 -25

= x 2 +10x +25 + 1 · ( -25 )

= ( x +5 ) 2 -25

= ( x +5 ) 2 -25

Jetzt kann man den Scheitel leicht ablesen: S(-5|-25).


2. Weg

Von x 2 +10x können wir aber über Ausklammern und den Satz vom Nullprodukt sehr leicht die Nullstellen bestimmen.

x 2 +10x = 0
x · ( x +10 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +10 = 0 | -10
x2 = -10

Aus Symmetriegründen muss der Scheitel genau in der Mitte zwischen den Nullstellen liegen, also S(-5|y).

y = ( -5 ) 2 +10( -5 ) = 25 -50 = -25

also: S(-5|-25).


Für x=-5 bekommen wir also mit -25 einen extremalen Wert von x 2 +10x