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Funktionssynthese Textaufgabe

Schüler

Tags: Funktion 3. Grades, Produktionsfunktion, Produktionssteigerung

 
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Matheoline

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18:13 Uhr, 14.06.2011

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Hallo,
ich habe wieder eine neue Aufgabe, wieder Textaufgabe, stehe damit etwas auf den Kriegsfuß, mir fehlt dann meist der Ansatz bzw. ich wähle den Falschen. Ich hoffe, ihr könnt mir noch mal helfen.

Bauer Paschulke hat ein Erdbeerfeld angelegt. Seit letztem Jahr verwendet er einen neuen Dünger, um die Produktion zu steigern. Aus dem Jahr 2005 hat er einige Daten gesammelt, die die Abhängigkeit der Produktion P(x) eines Erdbeerfeldes (gemessen in t) von der verwendeten Düngermenge (gemessen in kg) angeben. Die Abhängigkeit kann näherungsweise durch eine ganzrationale Funktion 3. Grades beschrieben werden.

Herrn Paschulke ist bekannt, dass das ungedüngte Feld 40t Erdbeeren liefert. Eine Düngung mit 10 kg Düngemittel steigert die Produktion auf das Dreifache, geliechzeitig erreicht man bei dieser Düngemenge die maximale Produktion. Ebenfalls hat Herr Paschulke herausgefunden, dass bei einer Düngemenge von 5 kg die Produktionssteigerung am größten ist.

a) Stellen Sie die allgemeine Funktionsgleichung, sowie die 1. und die 2. Ableotung auf.
b) Ermitteln Sie aus den in der Aufgabenstellung genannten Eigenschaften der Produktionsfunktion P(X) die mathematischen Bedingungen und formulieren Sie entsprechende Gleichungen.
c) Wie lautet die Produktionsfunktion P(x) des Erdbeerfeldes von Herrn Paschulke?
d) Skizzieren Sie den Verlauf von P(x).
e) Zu viel Dünger schadet dem Boden und kann zu Missernten führen. Bei wieviel Dünger sinkt die Produktion von Erdbeeren auf Null?
f) Aus welchem Grund können Sie Bauer Paschulke nicht empfehlen, mehr als 10 kg zu verwenden?


a) Also Funktion dritten grades, deswegen:

f(x)= ax^2 + bx +c
f'(x)= 2ax +b
f''(x)=2a

b) Drei Bedingungen bzw. Punkte, die sich aus dem Text ergeben:

I. 1. Punkt: (40\0) das ergibt die Gleichung: 0=40a2+40b+c
II. 2. Punkt: (120\10) :0=120a2+120b+c
III. 3. Punkt (5\0) :0=10a+b
wegen Produktionssteigerung 1. Ableitung

c) Dann habe ich die drei Gleichungssysteme gelöst und a und b und c in die Grundgleichung eingesetzt: -10x2+100x
Das kommt mir aber ziemlich spanisch vor, deswegen muss ich wohl Fehler begangen haben.

d) Ich habe die drei Punkte von oben in ein Koordinatenkreuz gezeichnet und verbunden.

e) Die Gleichung von C) Null setzen und x ausrechnen.

f)Die Gleichung von C) nehmen und für xz.b. 11 einsetzen und sehen wieviel Tonnen Erdbeeren da rausgenommen, müsste weniger sein als bei 10 kg Düngemittel.

Danke für etwaige Hilfe.

Gruß Matheoline

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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Alaia

Alaia

18:44 Uhr, 14.06.2011

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Also erst mal: 3. Grades heißt: f(x) = ax^3+bx^2+cx+d

(Entsprechend die Ableitungen)

Erste Bedingung: du hast x und y vertauscht! Bei 0 Dünger (=x) ergeben sich 40t (=y) Also Punkt ist (0|40). 40= 0+0+0+d, also d=40

Ebenso mit dem nächsten Punkt: du musst für x=10 einsetzen, dann kommt 120 raus:120 = a*1000+b*100+c*10+d

3. Bedingung: Bei x=10 hat man Maximum, d.h. f'(10) =0,

also 3*a*10^2+2*b*10+c=0

4. Bedingung: Wenn die Produktionssteigerung am größten ist, heißt das, dass

die Steigung der 1. Ableitung am größten ist, also ein Maximum hat, d.h. dass die 2. Ableitung Null ist für x=5!

f''(5) =0, also 2*3*a*5+2b=0

Das müsste jetzt gehen

Antwort
Alaia

Alaia

18:48 Uhr, 14.06.2011

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Zum Zeichnen solltest du schon noch ein paar geeignete Punkte mehr ausrechen! Außerdem sollte dir klar sein, wie ein eFunktion 3. Grades vom Prinzip her verläuft!

Antwort
Alaia

Alaia

18:50 Uhr, 14.06.2011

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Zu f) Das ergibt sich ja aus der Aufgabenstellung: da wird ja gesagt, dass sich bei 10kg Dünger die maximale Ertragsmenge ergibt!

Matheoline

Matheoline aktiv_icon

21:35 Uhr, 14.06.2011

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Hallo Alaia,

vielen Dank für Deine Antworten. Habe nun mit den neuen Gleichungen 4eine andere Produktionsfunktion aufgestellt, nämlich:

0,16x3+2,4x2+0+40
aber wenn ich da 10 einsetze kommt nicht 120 raus, was ja eigentlich rauskommen müsste.


zu e) Ist es richtig, um e) zu lösen die gefundene Produktionsfunktion Null zu setzen und x ausrechnen?

zu f) Ja, das war mir schon klar, dachte nur, das wäre zu einfach, wenn man es vom Text her ableiten kann.

Danke für evtl. weitere Hilfe!

Gruß Mateholine


Antwort
Alaia

Alaia

21:48 Uhr, 14.06.2011

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DA musst du dich verschrieben oder verrechnet haben. Der erste Koeffizient bei x3 lautet a=-0,16. Dann kommt auch 120 raus.
Deine Idee zu e) ist genau richtig.

Viel Spaß noch, ich muss jetzt raus!
Matheoline

Matheoline aktiv_icon

07:48 Uhr, 15.06.2011

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Hallo Alaia,
vielen Dank, ja, ich hatte mich nur verschrieben.

zu e) Ich habe Probleme x auszurechnen bei:

-0,16x3+2,4x2+40=0

wegen der x3. Ich würde normalerweise x ausklammern, was aber nicht geht, weil da ja noch die 40 steht ohne x. Wie muss ich das machen?
Ich hoffe, Du bist nochmal online oder vielleicht kann mir auch jemand anderes helfen?

Gruß Matheoline
Antwort
irena

irena

09:11 Uhr, 15.06.2011

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Hallo,
du kannst die Nullstelle nur numerisch lösen, oder anhand des Graphen ablesen.
Sie liegt bei ungefähr 16.
Frage beantwortet
Matheoline

Matheoline aktiv_icon

10:44 Uhr, 16.06.2011

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Danke Irena für Deine Hilfe!

Weißt Du oder jemand anderes eine Seite im Net, wo es solche Textaufgaben über die Funktionssynthese gibt, am besten mit Lösung, zum Üben und gleichzeitig Kontrollieren?

Gruß Matheoline