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Forum "Extremwertprobleme" - extremwertaufgabe
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extremwertaufgabe: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:54 Di 01.03.2005
Autor: spaege

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

Zwei punkte A und B einer geradlinig laufenden Straße seien a=650m von. einander entfernt.Ein ortsteil C habe den Abstand BC=b=180m von der Straße.der ortsteil soll einen gasanschluss bekommen beginnend im punkt A.die baukosten betragen längs der straße k1=72€/m und im gelände k2=85€/m.an welcher stelle muss der bau von der straße geradlinig abgezweigt werden damit die baukosten am geringsten bleiben?


bitte helft mir ich habe absolut keinen plan.

        
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extremwertaufgabe: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:59 Di 01.03.2005
Autor: Flaminia

Also, der Gasanschluß muss sozusagen über zwei Wege führen; und zwar einmal vom Punkt A aus bis zum Punkt Y, der sich irgendwo auf der Strecke AB befindet und von welchem dann der zweite Weg beginnt, der bis zum Punkt C geht.
So, die Strecke YB habe ich jetzt x ,die Stecke YC z und die Stecke AY g genannt.
Den Weg z kannst du auch mit dem Satz vom Pythagoras ausdrücken; und zwar: (Die Strecke BC steht zur Strecke AB im rechten Winkel)

z =   [mm] \wurzel{180²+x²} [/mm]

Und der Weg g ist einfach 650-x

Die gesamten Kosten für den Weg setzen sich aus dem Teilstück g, das auf der Straße zurückgelegt wird und somit 72€/m kostet und dem Teilstück z, das 85€/m kostet.
Deine Zielfunktion sieht somit folgendermaßen aus:

[mm] (650-x) \times 72 + \wurzel{180²+x²} \times 85 [/mm]

So, diese Zielfunktion muss jetzt minimiert werden. Dazu musst du nur noch die Ableitung bilden, diese dann gleich null setzen und nach x auflösen.
Wenn du noch Fragen hast, kannst du dich ja noch mal melden.

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extremwertaufgabe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:55 Di 01.03.2005
Autor: spaege

ja und wie bilde ich aus dieser unteren formel die ableitung???

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extremwertaufgabe: 1. Schritte
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:39 Di 01.03.2005
Autor: Loddar

Hallo Stefan!

Gar keine eigenen Ideen?


Zunächst einmal unsere ermittelte Funktion etwas zusammenfassen und umschreiben. Flaminia hat Dir ja bereits folgendes mit auf den Weg gegeben:

$K(x) \ = \ (650-x) *72 + [mm] \wurzel{180^2+x^2} [/mm] * 85 $

$K(x) \ = \ 46800 - 72x \ + \ 85* [mm] \left(180^2+x^2\right)^{0,5}$ [/mm]

Die ersten beiden Summanden sollten ja nicht das große Problem mit der Ableitung sein, oder ?!


Für den Ausdruck [mm] $\left(180^2+x^2\right)^{0,5}$ [/mm] müssen wir nun ableiten nach der MBPotenzregel ("Hochzahl nach vorne ziehen und dann Hochzahl um 1 verringern") in "Zusammenarbeit" mit der MBKettenregel ("äußere Ableitung × innere Ableitung").


Versuch' das doch mal und poste hier Deine Ergebnisse zur Kontrolle, wenn Du möchtest. Oder beschreibe konkret Deine Probleme ...


Gruß
Loddar


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extremwertaufgabe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 20:56 Di 01.03.2005
Autor: spaege

also die 1. ableitung lautet somit
K'(x)=-72+1/2(180²+x²)Hoch -1/2

aber was wird aus der 85?

Bezug
                                        
Bezug
extremwertaufgabe: weiter gerechnet
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:22 Di 01.03.2005
Autor: informix

Hallo spaege,

> also die 1. ableitung lautet somit
>
> K'(x)=-72+1/2(180²+x²)Hoch -1/2
>  
> aber was wird aus der 85?
>  

Könntest du dich bitte mit unserem [url=mm]Formeleditor[/mm] vertraut machen?
Dann kann man die Formeln viel besser und eindeutig lesen!

Du musst also die Funktion K(x) ableiten:
$ K(x) \ = \ 46800 - 72x \ + \ [mm] 85\cdot{} \left(180^2+x^2\right)^{0,5} [/mm] $

Die 85 ist ein konstanter Faktor, der beim Ableiten einfach als Faktor stehen bleibt:
[mm] $K'(x)=-72+\bruch{1}{2}*\red{2x*}(180²+x²)^{-\bruch{1}{2}}$ [/mm]
Du hast aber noch die innere Ableitung des Terms unter der Wurzel vergessen!

Kommst du jetzt weiter?


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extremwertaufgabe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:43 Di 01.03.2005
Autor: spaege

f'(x)=-72+x/wurzel{180²-x²}
korrekt oder eher net?

Bezug
                                                        
Bezug
extremwertaufgabe: Fast ...
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 22:12 Di 01.03.2005
Autor: Loddar

Hallo Stefan!

> f'(x)=-72+x/wurzel{180²-x²}
> korrekt oder eher net?

[notok] Leider nicht ganz richtig. Da ist nämlich Informix (und auch Dir) doch der Faktor "85" durch die Lappen gegangen.

In der Erklärung wurde es ja erläutert ("konstanter Faktor bleibt bestehen" = MBFaktorregel).


Es muß also heißen (auch mit dem Formeleditor geschrieben ;-) ):

$K'(x) = -72 + [mm] \bruch{\blue{85} * x}{\wurzel{180^2 \red{+} x^2}}$ [/mm]

(Der Vorzeichenfehler in der Wurzel war wohl nur ein Tippfehler, oder?)


Loddar


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