Ist meine Lösung ausreichend?

Aufrufe: 596     Aktiv: 31.05.2020 um 15:50

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Aus langweile versuche ich mich in letzter Zeit an Aufgaben aus der Mathe Olympiade für mein Alter (Klasse 10). Es kommt oft vor, vorallem bei den schwierigen Aufgaben, das man nicht etwas berechnen muss sonderns "beweisen" das man z.B. einen Maximalwert erreichen kann oder wieviele Möglichkeiten es gibt. Ich weiß aber nicht wie weit man gehen muss damit es als "Beweis" zählt. Es gibt zwar mehrere Lösungsverfahren aber alle weichen weit von dem ab  was ich für diese Aufgabe gemacht habe. Ich beziehe mich auf die Aufgabe "Gegeben ist ein Quadrat ABCD. Auf der Seite AB werde ein Punkt P gewählt. Bei Spiegelung an den Diagonalen BD und AC gehe P in die Punkte Q bzw. R über. Für welche Lage von P ist der Flächeninhalt des Dreiecks PQR maximal?" (https://www.mathematik-olympiaden.de/aufgaben/59/3/A59103a.pdf) Bei dieser Aufgabe gibt es zwar ein Wert den ich auch erreicht habe, allerdings weiß ich nicht ob mein Lösungsweg ausreicht.

Meine Lösung:

Ich definiere x als die hälfte der Seitenlänge.

Ich definiere y als einen Wert, sodass x+y=AP es folgt x-y=DP aufgrund der Symetrie DQ=DP=x-y und aufgrund der Symetrie AR=AP=x+y

Die Strecke PQ = wurzel(2*(x-y)^2)   (Satz Pythagoras)

                          =wurzel(2)*(x-y)

Die Strecke PR = wurzel(2*(x+y)^2)  (Satz Pythagoras)

                          =wurzel(2)*(x+y)

PQR= PQ*PR/2

        =2*(x+y)(x-y)/2

        =(x+y)(x-y)

 PQR=x^2-y^2

X ist Konstant und da y^2 nicht negativ sein kann ist um ein möglichst großes Dreieck zu erhalten am besten y^2 so klein wie möglich zu machen, da y^2 das Positive x^2 subtrahiert und dadurch kleiner macht. Die kleinste Quadratzahl ist 0 (0*0=0) da es keine negativen gibt. Deswegen ist P am besten gleich X, also auf der hälfte der Seiten.

Die Antwort ist richtig (https://www.mathematik-olympiaden.de/aufgaben/59/3/L59103a.pdf), aber es wird auch der Lösungsweg benotet. Ist mein Lösungsweg ausreichend oder habe ich einen Fehler gemacht?

              

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Schüler, Punkte: 18

 
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Deine Lösung ist soweit korrekt - bis auf eine kleine Ungenauigkeit. Du nimmst unterbewusst (bei der Berechnung der Fläche) an, dass das Dreieck einen rechten Winkel bei \(P\) hat. Das solltest du in einem Beweis aber kurz begründen und nicht einfach annehmen.

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Student, Punkte: 7.02K

 

Danke für die Antwort. Ich hatte kurz Angst das meine Lösung hinfällig ist, aber ich glaub ich habe eine Lösung.
Meine Lösung:
Wir haben das Quadrat ABCD, wo jeder Winkel gleich 90 grad ist. Da das Dreieck DPQ die zwei gleichlangen Seiten DP und DQ hat, ist es gleischenklig. Wir wissen auch dass der dritte Winkel gleich 90 grad ist, weil er mit dem Winkel von der Ecke des Quadrats übereinstimmt. Also haben wir den Winkel m der die beiden Winkel am "Schenkel" beschreibt. Da ein Dreieck 180 grad hast, erhalten wir die Gleichung 90+2*m=180 und erhalten für m = 45. Dasselbe Verfahren wenden wir für APR an und erhalten das selbe Ergebnis. AD ist eine Linie, auf den Punkt P liegt, also wissen wir das ein Winkel von auf der Linie bei Punkt P 180 grad ist, dass bedeutet das der Winkel bei P (n) in der Gleichung 45+45+n=180 ist, wir lösen nach n und erhalten 90 Grad, was den Winkel n einen Rechten Winkel macht, korrekt? Eine Frage zum beweisen, kann man eigentlich wissen ob ein Beweis richtig ist? Oder nimmt man an das er stimmt, weil man keinen Fehler findet? Übrigends in meiner Inbox steht das für die Frage schon eine Antwort vor dir geschrieben wurde, allerdings kann ich sie nicht sehen. Kannst du die sehen oder wird die nicht angezeigt?
  ─   darkwarecookie 31.05.2020 um 15:30

Ja, genau, die Herleitung ist so völlig korrekt und damit wäre dein Beweis dann auch vollständig.
Man kann tatsächlich formal überprüfen, ob ein Beweis korrekt ist. Dazu schreibt man den Beweis in eine entsprechende "Computer-Sprache" um und lässt ihn dann von einem Computer-Programm überprüfen. Das wird in der Praxis aber nur sehr selten gemacht, weil das umständlich ist und man eigentlich davon ausgehen kann, dass Experten einen Beweis ganz genau überprüfen können. Das liegt vor allem auch an der formalen und unmissverständlichen Sprache bzw. Notation, die Mathematiker verwenden. So ein Beweis wie du ihn hier verfasst hast, ist zwar korrekt, würde aber trotzdem von keinem Fachmagazin veröffentlich werden, weil die Notation nicht exakt genug ist. Die Ansprüche sind also sehr hoch.
Ich sehe hier auch nur meine Antwort. Dann hat vielleicht jemand seine Antwort wieder gelöscht.
  ─   42 31.05.2020 um 15:50

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