Wie löst man diese Aufgabe?

Skirennläuferinnen absolvieren Trainingsfahrten auf einer eigens dafür präparierten Strecke. Die Trainerin legt den Schwerpunkt ihrer Analyse auf einen 240 m langen Streckenabschnitt vom Starthaus A bis zu einem Geländepunkt B. Mithilfe von Videoanalysen wird die von den Rennläuferinnen zurückgelegte Weglänge in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt. Für eine bestimmte Trainingsfahrt einer Läuferin kann die Abhängigkeit des zurückgelegten Weges von der Zeit während der Fahrt von A nach B modellhaft durch die Funktion 𝑠 beschrieben werden. Die Läuferin verlässt zum Zeitpunkt 𝑡 = 0 das Starthaus.

𝑠(𝑡) = −1/144*t^4+8/3*t^2

Die Zeit 𝑡 wird in Sekunden gemessen. 𝑠(𝑡) gibt die bis zum Zeitpunkt 𝑡 zurückgelegte Weglänge in Metern an. In folgender Abbildung ist der Graph der Funktion 𝑠 dargestellt.

a) Um die Effektivität des Starts zu überprüfen, wird die mittlere Geschwindigkeit 𝑣̅ der Läuferin im Zeitintervall [0; 3] ermittelt.

Berechne die mittlere Geschwindigkeit 𝑣̅ der Läuferin in m/s.

Berechne die für die Fahrt von A nach B benötigte Zeit und die Geschwindigkeit zu jenem Zeitpunkt, wenn die Läuferin den Punkt B passiert.

b) Berechne denjenigen Zeitpunkt 𝑡1, für den 𝑠′′(𝑡1) = 0 gilt.

Interpretiere den Zeitpunkt 𝑡1 und das Krümmungsverhalten der Funktion 𝑠 im Hinblick auf die Fahrt der Rennläuferin von A nach B.

c) Berechne die Momentangeschwindigkeit der Läuferin zum Zeitpunkt 𝑡2 = 6.

Angenommen, die Geschwindigkeit der Rennläuferin bliebe ab dem Zeitpunkt 𝑡2 unverändert.

Gib an, nach wie vielen Sekunden ab dem Zeitpunkt 𝑡2 die Läuferin den Geländepunkt B erreichen würde.

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Quadratische Ergänzung - Ausklammern und Exponenten?

Hey, eine kurze Frage zu quadratischen Ergänzungen bzw. Rechenregeln allgemein.

Gegeben sei 3x² - 12x = 36

Nun könnte ich natürlich einfach durch 3 teilen, um den Koeffizienten vor x² zu entfernen. Mal angenommen, ich will dies nicht, und klammere ihn stattdessen aus, um die quadratische Ergänzung anzuwenden.

3(x² - 4x) = 36

3(x - (4/2))² - (-4/2)² = 36

Darf ich an dieser Stelle die 3 wieder mit der Klammer ausmultiplizieren, sodass (3x - (2x - 6)² oder welche Regeln gelten hier? Eigentlich wäre es ja Klammer -> Potenz -> Multiplikation, oder?

Darüber hinaus: Macht es irgendeinen Sinn, den Faktor vor dem x² auszuklammern und nicht gleich durch Teilen zu entfernen, wenn man die Gleichung lösen möchte?

Ich habe die quadratische Ergänzung mithilfe eines Videos zum Scheitelpunkt angeschaut und da man die Gleichung hier nicht vollständig auflösen muss, ist es einfacher, den Faktor auszuklammern. Ich bin mir aber nicht sicher, ob es Fälle gibt, in denen es sinnvoll ist, auf diese Weise eine Gleichung aufzulösen, da ich den Faktor anschließend ja wieder loswerden muss, um meine Lösungsmenge zu erhalten. Was sagt ihr?

So wurde es im Video zum Scheitelpunkt gemacht:

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