Extremwertaufgabe mit Dreieck?

Skizze - (Mathematik, rechnen, Dreieck)

2 Antworten

Sei A(0 | 0), B(a | 0), C(a | a), D(0 | a), E(a | a - z), G(a - z | a)

Die Fläche F des Dreiecks AEG (keine Schleichwerbung) erhält man, wenn man

von der Quadratfläche die Fläche der Dreiecke ABE und AGD und GEC abzieht,

also F = a² - a(a - z) - ½z² = az - ½z². Aus F´(z) = 0 folgt z = a.

Die Fläche des farbigen Dreiecks ergibt sich als Differenzfläche des Quadrates und der weißen Dreiecke.

Quadrat: A1 = a²

großes weißes Dreieck: A2 = 1/2 * a * (a-x) = 1/2 a² - 1/2 ax

kleines weißes Dreieck: A3 = 1/2 x²

Die Fläche des farbigen Dreiecks ist dann:

A = A1 - 2 * A2 - A3 = a² - 2 * (1/2 a² - 1/2 ax) - 1/2 x² =

a² - a² + ax - 1/2 x² = ax - 1/2 x²

Wir betrachten also die Funktion

A(x) = ax - 1/2 x²

Weil A eine quadratische Funktion ist, deren Schaubild eine nach unten geöffnete Parabel ist, bestimmen wir den Scheitelpunkt der Parabel, denn dann wissen wir auch das Maximum.

A(x) = - 1/2 x² + ax = - 1/2 * ( x² - 2ax ) =

- 1/2 * ( x² - 2* x * a + a² - a² ) =  - 1/2 * ( ( x - a )² - a² ) = 

- 1/2 ( x - a )² + 1 / 2 a²

Dann ist der Scheitelpunkt bei S( a | 1/2 a² ).

Für x = 10 cm wird also die Fläche des farbigen Dreiecks maximal.

Dementsprechend wird das Quadrat halbiert.