Maximales Volumen eines Quaders

Aufrufe: 1008     Aktiv: 02.06.2020 um 14:57

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Aus einem rechteckigen Blech mit den Seiten a und b soll ein Kasten hergestellt werden. Die Oberseite bleibt dabei offen und der Inhalt soll so groß wie möglich sein.
Die Lösung ist gegeben:
Das maximale Volumen wird erreich, wenn man vier Abfallquadrate mit den Seitenlängen
x=(a+b-√(a^2-ab+b^2))/6  ausschneidet.

Es ist klar, dass es sich nei dem Maximum um die Nulltellen (bzw. eine Nullstelle) der ersten Ableitung (Hochpunkt) handelt. Nur bekomme ich die leider nicht Null gesetzt, weil es mir schwer fällt ohne Werte zu arbeiten. Im Lösungsweg kann ich min. und max. Grenzwerte angeben. Aber davon ist die Gleichung noch nicht hergeleitet...

Kann mir jemand helfen???

Versuche die Formel noch besser darzustellen, dauert nur ´nen Moment. Fuchse mich gerad in´s System ;)

 

 

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Student, Punkte: 10

 

Die Bilder kann man leider nicht sehen...   ─   feynman 31.05.2020 um 20:54
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So wie ich die Aufgabe verstehe, wird an den Ecken des Blechs jeweils ein Quadrat ausgeschnitten, damit man die Seiten dann hochklappen kann und ein Kasten entsteht.

Sei \(x\) die Seitenlänge des Quadrats, das ausgeschnitten wird. Dann ist die Länge der Grundseite des Kastens \(a-2x\) und die Breite \(b-2x\). Die Höhe das Kastens ist \(x\).

Für das Volumen erhalten wir also \( V(x) = (a-2x)(b-2x)x = 4x^3 - 2(a+b)x^2+abx \).

Es folgt \( V^{\prime}(x) = 12x^2-4(a+b)x+ab \) und somit

\( V^{\prime}(x)=0 \Leftrightarrow x = \frac{a+b \pm \sqrt{a^2-ab+b^2}}{6} \).

Ferner gilt \( V^{\prime \prime} (x) = 24x - 4(a+b) \), also

\( V^{\prime \prime} ( \frac{a+b+\sqrt{a^2-ab+b^2}}{6}) = 4 \sqrt{a^2-ab+b^2} > 0 \)

und

\( V^{\prime \prime} ( \frac{a+b-\sqrt{a^2-ab+b^2}}{6}) = -4 \sqrt{a^2-ab+b^2} < 0 \)

Also liegt an der Stelle \( x= \frac{a+b-\sqrt{a^2-ab+b^2}}{6} \) ein (lokales) Maximum von \(V\) vor.

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Student, Punkte: 7.02K

 

Wie hast du V´ null-gesetzt? Wenn ich durch x teile, bleibt trotzdem ein x auf der Seite von a und b stehen bzw. ab/x. Wenn ich durch 12 teile, um die pq-Formel anzuwenden, komme ich auch nicht auf 6 im Nenner. Der Schritt, der mir nicht einleuchtet ist: Wie komme ich von 12x^2-4(a+b)x+ab auf die Gleichung mit der Wurzel?   ─   lisbeth 01.06.2020 um 11:21

okay, mit der abc-Formel bekomme ich eine 4 im Zähler, gegen die 24 im Nenner rausgestürzt und erhalte unten 6. Bleiben immer noch 4ab^2 und -48ab unter der Wurzel stehen im Zähler stehen...   ─   lisbeth 01.06.2020 um 11:49

Du hast dich wohl irgendwo verrechnet. Mit der abc-Formel erhält man \( x = \frac{- (-4(a+b)) \pm \sqrt{ (-4(a+b))^2 - 4 \cdot 12 \cdot ab} }{2 \cdot 12} \) \( = \frac{4 (a+b) \pm \sqrt{16(a+b)^2 - 16 \cdot 3ab}}{24} \) \( = \frac{4 (a+b) \pm 4 \sqrt{(a+b)^2 - 3ab}}{24} \) \( = \frac{a+b \pm \sqrt{(a+b)^2-3ab} }{6} \) \( = \frac{a+b \pm \sqrt{a^2 - ab + b^2} }{6} \).   ─   42 01.06.2020 um 12:03

Na ach!! Ganz ganz vielen Dank dafür ;)   ─   lisbeth 01.06.2020 um 13:20

Gerne :)   ─   42 01.06.2020 um 13:27

Eine Frage gibt es jetzt doch noch: Woher kommt die 4 vor der Wurzel bei Arbeitsschritt drei in der oben genannten Erläuterung der abc-Formel?   ─   lisbeth 02.06.2020 um 14:57

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