Extremwertprobleme lösen - Die 4-Schritte-Strategie
Extremwertprobleme begegnen dir häufig in Klausuren und im echten Leben. Die gute Nachricht: Es gibt eine klare Strategie, die immer funktioniert!
Schritt 1: Bestimme deine Zielgröße - was soll maximal oder minimal werden? Das kann Fläche, Volumen, Kosten oder Zeit sein. Schreib eine Formel dafür auf, auch wenn sie erstmal mehrere Variablen enthält.
Schritt 2: Finde die Nebenbedingungen - welche Zusammenhänge bestehen zwischen deinen Variablen? Diese Bedingungen helfen dir später, Variablen zu eliminieren.
Schritt 3: Forme deine Zielfunktion so um, dass sie nur noch von einer Variable abhängt. Bestimme auch den Definitionsbereich - oft sind nur positive Werte sinnvoll.
Schritt 4: Untersuche die Zielfunktion auf Extremwerte mit der ersten und zweiten Ableitung. Vergiss nicht, auch die Randwerte zu prüfen - manchmal liegt dort das gesuchte Extremum!
Tipp: Der Definitionsbereich ist entscheidend! Überlege dir immer, welche Werte in der Realität Sinn machen.
Das Tischplatten-Beispiel zeigt perfekt, wie aus einem komplexen Problem durch systematisches Vorgehen eine lösbare Funktion wird: A(x) = -¼x³ + 3x² - 2x + 12 mit maximaler Fläche bei x ≈ 3,45.