Optimierungsaufgabe lösen?

3 Antworten

Von Experte Halbrecht bestätigt

Hallo,

Nebenbedingung sind die 400 m Laufbahn.

Wenn Du die Längsseiten des Rechtecks a und die Breitseiten b nennst, setzt sich die Laufbahn aus 2a und zwei Halbkreisen mit Radius b/2 zusammen.

Zwei Halbkreise sind ein Kreis. Umfang des Kreises ist 2*pi*r, hier also 2*pi*b/2, was pi*b ergibt.

Innenbahn daher 2a+pi*b=400.

Dann ist 2a gleich 400 minus pi*b und a gleich 200 minus pi*b/2.

Fläche des Rechtecks, die maximiert werden soll, ist a*b.

Da a gleich 200-pi*b/2, ist die Fläche 200b-pi*b²/2.

Ableiten ergibt f'(b)=200-pi*b.

Gleich Null setzen ergibt 200=pi*b und somit b=200/pi.

Da pi*b=200, ist pi*b/2=100 und a ist somit gleich 200-100=100.

Die maximale Fläche ergibt sich somit für a=100 und b=200/pi.

Herzliche Grüße,

Willy

Von Experte Willy1729 bestätigt

Ja, genau. Wenn du mit l die Länge und b die Breite des Spielfelds bezeichnest, dann ist dessen Fläche l * b zu maximieren. Die Nebenbedingung ist die Länge der Bahn, und die ist 2 * l + b * Pi = 400. Löse das nach l oder nach b auf (ganz nach deinem persönlichen Geschmack), setze das in die Gleichung für die Fläche ein und suche das Maximum durch Nullsetzen der Ableitung.


Halbrecht  09.06.2024, 20:37

"ja , genau" kannst du Dinge lesen , die ich nicht sehe ?

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Hauptbedingung 

Spielfeld mit Größe Breite*Höhe 

A(a,b) = b*h

.

Nebenbedingung 

Umfang der Laufmasche mit 400 m

Die Bahn besteht aus 2 mal Breite und einem ganzen Kreisumfang mit r = h/2 

400 = 2*b + 2pi*(h/2)

400 = 2b + pi*h 

Stell um auf was du willst

Damit pi nicht zu einem Nenner wird , wähle ich

(400 - pi*h)/2 = b und setze ein 

.

A(h) = (400 - pi*h)/2 * h 

= 200 h - 0.5*pi*h²

was ich gerne ableite 

A'(h) = 200 - pi*h

und gleich Null setze 

pi*h = 200

h = 200/pi