lehrkraefte:blc:miniaufgaben:kw20-2024

Dienstag 14. Mai 2024

Bestimmen Sie mit Hilfe des TRs den Abstand des Graphen der Funktion $f(x)$ vom Ursprung. Dokumentieren Sie dazu formal Ihr Vorgehen sowie die Lösung auf 3 Nachkommastellen gerundet.

Lösungen

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ruby abstand-funktion-ursprung.rb 1

Mittwoch 15. Mai 2024

Zwei Korridore der Breite $a$ und $b$ kommen rechtwinklig zusammen. Wie lange ist der längstmögliche starre Stab, der horizontal um diese «Ecke» getragen werden kann? Machen Sie eine gute beschriftete Skizze und erklären Sie Ihren Lösungsweg.

Lösungen

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Hinweis: Mit einer guten Skizze sind viel weniger Erklärungen nötig!

Sei $P$ ein Punkt auf der äusseren Wand im Korridor der Breite $a$ vor der Biegung. Sei $x$ der Abstand von $P$ zur äusseren Ecke $F$, mit $x>b$. Die Gerade durch $P$ und die innere Ecke $E$ wird mit der äusseren Wand vom Korridor mit Breite $b$ im Punkt $Q$ geschnitten. Gesucht ist die kürzeste Länge $\overline{PQ}$.

Sei der $A$ auf $PF$ im Abstand $b$ von $FQ$. Analog dazu sei $B$ auf $FQ$ im Abstand $a$ von $PF$. Damit ist $AFBE$ ein Rechteck mit Seitenlängen $a$ und $b$. Sei $y=\overline{FQ}$.

Die rechtwinkligen Dreiecke $PAE$ und $PFQ$ sind ähnlich, damit gilt $(x-b):a = x:y$. Daraus folgt $(x-b)y=ax$ und $y=\frac{ax}{x-b}$.

Damit ist $\overline{PQ}=\sqrt{x^2+y^2} = \sqrt{x^2+\left(\frac{ax}{x-b}\right)^2}$.

$\overline{PQ}$ ist minimal, wenn $\overline{PQ}^2$ minimal ist. Wir suchen also das Minimum der Funktion $f(x)=x^2+\frac{a^2x^2}{(x-b)^2}$.

ruby optimierungs-aufgaben.rb 1
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  • Last modified: 2024/05/07 11:34
  • by Ivo Blöchliger