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Differenzenquotient/Differentialquotient Aufgabe

Schüler Allgemeinbildende höhere Schulen, 10. Klassenstufe

Tags: Differentialquotient, Differenzenquotient, Flächeninhalt, Kreis, Radius, Stein

 
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Marco1412xX

Marco1412xX aktiv_icon

15:41 Uhr, 25.09.2023

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Wenn ein Stein ins Wasser geworfen wird, geht vom Aufprall
punkt eine kreisförmige Welle aus. Die Wellenfront ist dabei ein
Kreis mit wachsendem Radius r. Es sei A(r) der Flächeninhalt
eines solchen Kreises (r in Meter, A(r) in Quadratmeter).

1) Gib eine Formel für die Zunahme des Flächeninhalts im
Radiusintervall [r;z] an und berechne mit dieser Formel die
Zunahme des Flächeninhalts in den Radiusintervallen [1;2]
und [2;3]!
2) Gib eine Formel für die mittlere Änderungsrate des Flächeninhalts im Radiusintervall [r;z] an
und berechne mit dieser Formel die mittlere Änderungsrate des Flächeninhalts in den
Radiusintervallen [1;2] und [2;3]!
3) Gib eine Formel für die Änderungsrate A’(r) des Flächeninhalts beim Radius r an und berech
ne mit dieser Formel die Änderungsrate des Flächeninhalts bei den Radien 1 und 3! Bei wel
chem dieser beiden Radien ändert sich der Flächeninhalt stärker?

Worauf ich gekommen bin: A(r)=r2xπ (Flächeninhalt des Kreises)

Ich bräuchte bitte eine detaillierte Erklärung. Eigentlich kenn ich mich mit dem Thema aus, aber bei der Aufgabe bin ich irgendwie blank. Ich freue auf jede Unterstützung!

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Differenzenquotient (Mathematischer Grundbegriff)
Ableitung (Mathematischer Grundbegriff)
Kreiszahl (Mathematischer Grundbegriff)
Kreis (Mathematischer Grundbegriff)
Elementare Kreisteile (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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Roman-22

Roman-22

15:59 Uhr, 25.09.2023

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Die Formulierung der Aufgabe ist etwas eigenartig und die Bezeichnungen r und z für inneren und äußeren Kreisradius ungewöhnlich.
Die Formel für die Kreisfläche hast du gefunden. Die im Punkt 1) gesuchte Formel soll offenbar einfach die Differenz der Flächeninhalte der Kreise mit Radius z und mit Radius r ausdrücken.
Schaffst du es, diese Funktion f(r;z)=... aufzustellen und damit f(1;2) und f(2;3) zu berechnen?

Für Aufgabe 3) wird diese Funktion dann nicht mehr benötigt, sondern nur mehr die von dir angegebene Funktion A(r). Leite sie ab und setze dann als Argument 1m und 3m ein und vergleiche die Ergebnisse. mehr ist bei 3) nicht verlangt.

P.S.: Für Multiplikationen verwendest du hier besser den Stern (die Forensoftware macht einen Multiplikationspunkt daraus) und nicht ein x, welches man ja irrtümlich für eine Variable halten könnte.
Marco1412xX

Marco1412xX aktiv_icon

16:27 Uhr, 25.09.2023

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Aufgabe 1) Ich bin auf die Formel z^2⋆pi - r^2⋆pi gekommen.
Also für [1;2] ist mir 3⋆pi m2 rausgekommen; für [2;3] 5⋆pi m2

Aufgabe 2) Mittlere Änderungsrate = Differenzenquotient, da hab ich es so gemacht, wie in der Schule. Durch Vereinfachen bin ich auf pi⋆(z+r) gekommen. Dann habe ich eingesetzt.

[1;2]= pi⋆(2+1)= 3pi m2m
[2;3]= pi⋆(3+2)= 5pi m2m

3) Da wird ja der Limes/Grenzwert benötigt oder? z strebt Richtung r. Ich kann ja "pi⋆(z+r)" verwenden und davor limzr schreiben. Ich gehe davon aus, dass z so nah wie möglich an r herankommt und deswegen sogar r sein kann. Also setze ich für z=r ein, also habe ich pi⋆(r+r) stehen = 2r⋆pi (=Umfang eines Kreises?)

Jetzt muss ich da einsetzen, also habe ich 2⋆1⋆pi = 3pi m und 2⋆3⋆pi = 6pi m. Rein vom Hinschauen her würde ich behaupten, dass die Änderung mit 6pi größer ist. Stimmt das alles, was ich da gemacht habe?
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ledum

ledum aktiv_icon

21:35 Uhr, 26.09.2023

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Hallo
Alles perfekt und natürlich richtig!
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