Optimierung

Aufgaben mit Lösungsweg

  1. Seitenlängen für kleinsten Umfang: Für welche Seitenlängen $a$ und $b$ hat das Rechteck mit dem Flächeninhalt $A = 9 \, \text{cm}^2$ den kleinsten Umfang? Begründe deine Antwort rechnerisch.
  2. Summe von u und v bestimmen: Es sei die Funktion $f$ gegeben durch $f(x) = 2x^2$. Der Punkt $P(u|v)$ mit $u \ge 1$ liegt auf dem Funktionsgraphen von $f$ und bildet zusammen mit den Punkten $N(1|0)$ und $Q(u|0)$ ein Dreieck. Für welche Koordinaten $
  3. Gewinn maximieren: Eine Firma produziert einen bei den Kunden sehr begehrten weißen Fußballschuh und einen bei den Kunden weniger begehrten pinken Fußballschuh. Die Herstellung jedes Paares kostet die Firma $5 \text{€}$. Der Verkaufspreis
  4. Flächeninhalt Dreieck maximieren: Für $x \ge 1$ ist die Funktion $f$ gegeben durch $$f(x) = \frac{2}{x^2}$$ Der Punkt $P(u|v)$ mit $u \ge 1$ liegt auf $K$ und bildet zusammen mit den Punkten $N(1|0)$ und $Q(u|0)$ ein Dreieck. Für welche Koordinate $u$ vo
  5. Maximale Fläche Sportplatz: In Hoppenheim soll auf einer eingezäunten Wiese ein neuer Sportplatz entstehen. Die Wiese ist $110 \text{ m}$ lang und $80 \text{ m}$ breit. Ein Fluss durchzieht die Wiese und schränkt den Bauplatz ein. Der Fluss kann du
  6. Minimale Summe von Faktoren: Zerlege die Zahl $25$ so in zwei positive Faktoren, dass die Summe $S$ der beiden Zahlen minimal wird. Bestimme die Summe $S$ der beiden Zahlen.
  7. Extremwert Flächeninhalt: Für welche Höhe $h$ hat das rechtwinklige Dreieck mit der Hypotenuse $c = 10$ und einem Umfang von $U = 20$ den größten Flächeninhalt? Gib als Lösung den Flächeninhalt ein (ohne Einheit).
  8. Hühnerauslauf an der Mauer: Ein Bauer möchte an einer $20 \text{ m}$ breiten Mauer einen rechteckigen Hühnerauslauf errichten. Er besitzt $50 \text{ m}$ Zaunmaterial. Die Mauer dient als eine der Seiten des Auslaufs. Welche Länge und Breite muss de
  9. Grundstück optimal umzäunen: Ein $200 \text{ m}$ langer Zaun soll ein rechteckiges Grundstück umzäunen. Eine Seite des Grundstücks grenzt an einen Fluss, sodass dort kein Zaun benötigt wird. $$ \text{Welche Länge und Breite muss das Grundstück haben
  10. Parabel Scheitelpunkt: Welche der folgenden Aussagen ist/sind korrekt? Der Scheitelpunkt der Parabel $f(x) = -2x^2 + 8x - 5$ ist ein Maximum.
  11. Optimierung Grundlagen: Fülle die Lücken mit den passenden Begriffen aus.
  12. Hühnerauslauf optimieren: Ein Bauer möchte einen rechteckigen Hühnerauslauf mit einem Umfang von $200 \,\text{m}$ Zaun bauen. Eine Seite des Auslaufs grenzt an eine bereits bestehende Scheunenwand, sodass hier kein Zaun benötigt wird. Welche Maße

Wichtige Begriffe

Zielfunktion
Möchtest du eine Fläche so groß wie möglich gestalten oder die Kosten für eine Verpackung so gering wie möglich halten? Dabei hilft dir die **Zielfunktion**! Sie ist eine mathematische Formel, die gen
Nebenbedingung
Wenn du in der Mathematik etwas "optimieren" möchtest (zum Beispiel eine Fläche so groß wie möglich machen), hast du meistens Grenzen. Du kannst beispielsweise nicht unendlich viel Zaun für ein Gehege
Extrempunkte
Worum geht es hier? Stell dir den Graphen einer Funktion wie eine Achterbahnfahrt vor, bei der es bergauf und bergab geht. Die **Extrempunkte** sind dabei die höchsten Gipfel und die tiefsten Täler di
Funktionsgraph
Stell dir vor, eine Funktion ist wie eine "Berechnungsmaschine": Du wirfst einen $x$-Wert hinein, und die Maschine spuckt nach einer festen Regel den passenden $y$-Wert aus. Der **Funktionsgraph** (of
Maximum
Das **Maximum** ist ganz allgemein der größte Wert in einer Reihe von Zahlen oder der höchste Punkt auf dem Graph einer Funktion. In der Praxis hilft dir das Maximum dabei, das Beste aus einer Situati
Minimum
Suchst du in einer Liste von Zahlen den kleinsten Wert oder willst du wissen, wann eine Kurve ihren absolut tiefsten Punkt erreicht? Genau das beschreibt das **Minimum**! In der Mathematik hilft dir d
Optimum
Extremwertproblem
Bei **Extremwertproblemen** (oft auch **Optimierungsaufgaben** genannt) suchst du nach dem „bestmöglichen“ Ergebnis. In der Mathematik bedeutet das: Du willst für eine bestimmte Größe den größtmöglich
Definitionsmenge
Worum geht es hier? Die **Definitionsmenge** (oft mit $D$ oder $\mathbb{D}$ abgekürzt) gibt an, welche $x$-Werte du in eine mathematische Funktion einsetzen darfst. Nicht jede Zahl ist nämlich überall
Funktionenschar
Eine **Funktionenschar** (auch **Kurvenschar** genannt) ist eine Familie von unendlich vielen Funktionen, die alle eine ähnliche Formel haben. Stell dir vor, du hast einen Bauplan für eine Kurve, aber
Funktionsgleichung aufstellen
Bei Steckbriefaufgaben geht es darum, eine mathematische Funktionsgleichung zu bestimmen, von der wir anfangs nur bestimmte geometrische Eigenschaften kennen. Stell dir vor, du hast einen „Steckbrief“
grafischer Lösungsweg der linearen Optimierung
Der grafische Lösungsweg der Linearen Optimierung erfolgt mit den aus den Nebenbedingungen aufstellbaren Ungleichungen. Dabei werden die Nebenbedingungen zuerst in Gleichungen bzw. Ungleichungen umges
Lineare Optimierung
Die Lineare Optimierung beschäftigt sich mit dem Lösen von Extremwertproblemen einer linearen Zielfunktion unter gewissen Nebenbedingungen. Häufig findet sie in der Wirtschaft Anwendung, beispielsweis
Parabel in Scheitelform
Eine parabel ist in Scheitelform , wenn sie so aussieht: f ( x ) = a ⋅ ( x − x s ) 2 + c MathType@MTEF@5@5@+= feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbdfgBPj MCPbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2Da
Quadratische Funktionen (Parabeln)
### Worum geht es? Quadratische Funktionen begegnen dir überall im Alltag! Wenn du einen Basketball in den Korb wirfst, Wasser aus einem Springbrunnen spritzt oder ein Skateboarder durch eine Halfpipe
Scheitel einer Parabel
Die nicht verschobene Normalparabel f ( x ) = x 2 MathType@MTEF@5@5@+= feaagGart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbdfgBPj MCPbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1B TfMBaebbnrfifHhDYfg
Wertemenge
Die Wertemenge W gibt die Menge der Funktionswerte f(x) an, die von einer Funktion angenommen werden. Asymptoten beschreiben wiederum Lücken in der Wertemenge, die wie bei der Definitionslücke mit \ {

Erklärvideos

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