Extremwertaufgaben: Schrittweise Lösung und praktische Anwendung
Diese Seite bietet eine detaillierte Anleitung zur Lösung von Extremwertaufgaben und demonstriert die Anwendung anhand eines konkreten Beispiels. Der Prozess wird in fünf Hauptschritte unterteilt, die systematisch zur Lösung führen.
Schritte zur Lösung von Extremwertaufgaben
- Hauptbedingung bilden: Erstellen einer Funktion mit zwei Variablen.
- Nebenbedingung bilden: Identifizieren zusätzlicher Einschränkungen.
- Zielfunktion bilden: Auflösen der Nebenbedingung nach einer Variablen und Einsetzen in die Hauptbedingung.
- Notwendiges Kriterium anwenden: Berechnung der Nullstellen von A'x = 0.
- Hinreichendes Kriterium prüfen: Analyse von A"x zur Bestimmung von Maxima oder Minima.
Highlight: Die systematische Anwendung dieser Schritte ist entscheidend für die erfolgreiche Lösung von Extremwertaufgaben.
Praktisches Beispiel: Optimierung eines Flugblatts
Das Beispiel behandelt die Optimierung der Größe eines Flugblatts unter bestimmten Bedingungen:
- Bedruckte Fläche: 288 cm²
- Ränder: oben und unten 2 cm, rechts und links 1 cm
- Ziel: Minimierung des Materialaufwands
Example: Die Hauptbedingung wird als fx = 2x+2 + 2y + 2x+2 + 2y formuliert, was den Gesamtumfang des Flugblatts darstellt.
Die Lösung erfolgt durch Anwendung der oben genannten Schritte:
- Hauptbedingung: fx = 4x + 8 + 2y
- Nebenbedingung: 288 = xy
- Zielfunktion: Ax = 4x + 8 + 576/x
- Notwendiges Kriterium: A'x = 0 führt zu x = 12 cm
- Hinreichendes Kriterium: In diesem Fall nicht erforderlich
Vocabulary: Extremwertaufgaben mit Nebenbedingungen beziehen sich auf Optimierungsprobleme, bei denen zusätzliche Einschränkungen berücksichtigt werden müssen.
Das Ergebnis zeigt, dass der bedruckte Teil des Flugblatts 12 x 24 cm messen sollte, während das gesamte Flugblatt die Maße 14 x 28 cm haben sollte, um den Materialaufwand zu minimieren.
Definition: Extremwertaufgaben ohne Nebenbedingung sind Optimierungsprobleme, bei denen keine zusätzlichen Einschränkungen berücksichtigt werden müssen.
Diese detaillierte Analyse demonstriert die praktische Anwendung von Extremwertaufgaben und zeigt, wie mathematische Konzepte zur Lösung realer Probleme eingesetzt werden können.
