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Gleichungssystem

Frage: Gleichungssystem
(41 Antworten)

 
Zwei Straßenstücke sollen verbunden werden. Dabei ist darauf zu achten, dass das Verbindungsstück knickfrei in die Straßen einmündet.


Das Bild sieht so aus:
http://www.imgnow.de/?img=Unbenannt3a6bmp.bmp
--->raufklicken.

Das oben ist das aus der Aufgabe, das untere von mir ergänzt.
Wie muss ich da vorgehen? Anhand der Überschrift erkenne ich ja auch schon, dass es um ein Gleichungssystem gehen muss...könnte es mit Substitution gehen? Aber wie muss ich was jetzt eigentlich genau machen? Was ist der erste Schritt?

Ich hoffe, dass es nicht so kompliziert ist...
die Aufgabe gehört zu dem Themengebiet Differentialrechnung.


Danke schon mal
Darkdrop
GAST stellte diese Frage am 14.06.2008 - 21:12

 
Antwort von GAST | 14.06.2008 - 21:18
Hi,

Entschuldigung^^°
Hier der link: http://www.imgnow.de/?img=Unbenannt4dcbmp.bmp


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 14.06.2008 - 21:21
Eine Parabel um 2 Nach oben verschoben und das ganzen negativ (-), damit es anders herum ist. => f(x)=-x^2+2

 
Antwort von GAST | 14.06.2008 - 21:26
Und wie bist du auf diese Lösung gekommen? <.< ich muss ja das auch erklären können <.<
Von der Gleichung her stimmt es ja...^^

 
Antwort von GAST | 14.06.2008 - 21:29
Naja...stimmen eigentlich meine Veränderungen? Denn wenn ja...bei deiner Funktion verläuft diese nicht durch den Punkt (2|0)...
Zudem sollte ich ein Gleichungssystem aufstellen...


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 14.06.2008 - 22:48
Ups... sry... diesen Punkt habe ich vergessen. Aber so schwer ist es nicht... du brauchst 2 Gleichungen mit 2 Unbekannten. Die Grundgleichung für eine Parabel ist ja y=ax^2+bx+c. Jetzt haben wir die Punkte P1(0|2) und P2(2|0).

Da der Scheitelpunkt an der Stelle 0 ist brauchen wir b nicht und haben als allgemeine Gleichung y=ax^2+c

Also können wir einsetzen:
2=(a*0)^2+c (=> c=2)
0=(2a)^2+c

Jetzt haben wir

c=2
0=4a+c

Jetzt müssen wir nur noch c in die Gleichung einsetzen, um a auszurechnen:
0=4a+c
=> 0=4a+2
=> a=-0,5

Daraus folgt a=-0,5 und c=2
Jetzt kann man das alles in y=ax^2+c einsetzen:
y=-0,5x^2+2

 
Antwort von GAST | 14.06.2008 - 23:07
du weißt schon, dass das ziemlicher müll ist, den du da schreibst, webperoni?

es ist, wenn ich micht nicht täusche, nirgendwo gesagt, dass das straßenstück durch eine parabel 2ter ordnung beschrieben werden soll.

dies ist auch gar nicht möglich, wie man zeigen kann.

man muss es wohl mit einem bzw mehreren polynomen 3ten grades versuchen.

welche bedingungen gelten für diese(s)?

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 10:34
Vermutlich folgende Bedingungen (wenn meine Skizze stimmt)
Verläuft durch die Punkte P(0|2) und Q(2|0).
Hat als Steigung im Punkt Q arctan(45°). und ich dachte auch (und weiß ja jetzt auch sicher) dass sie dritten Grades ist.
Zuerst sah es mir aus wie eine Wurzelfunktion gespiegelt an der y-Achse...wird es aber wohl nicht sein...hm dritten Grades...
Wenn dort steht Gleichungssystem, muss ich das dann nicht mit Hilfe mehrerer Gleichungen (zumindest zweien) tun?
Und auch...wahrscheinlich die Kenntnisse der Kurvendiskussion anwenden...

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 11:55
naja..das mit dem polynom dritten grades war nur ein vorschlag von mir..ich denke, dass es dann am einfachsten ist und trotzdem alle bedingungen erfüllen kann.

wichtig ist ja auch, dass die entstandene gesamtfunktion in diesem punkt Q differenzierbar ist.

man könnte es auch mal mit ner cos-funktion probieren.

nur ist die cos-funktion um 1 nach oben verschoben.

die amplitude ist sicher a=1. die phasenverschiebung ist phi=0.
und die periode kann man ohne großartig zu rechnen auch bestimmen.

f(x)=cos(pi*x/4)+1 wäre dann die, meiner meinung nach ziemlich elegante, lösung

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 11:56
Achja...ich ...hm...stimmen denn meine Ergänzungen? (in der Skizze?)
^^

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 11:56
ach..hab etwas vergessen..die steigung ist tan(-45°), nicht arctan(45°).

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 11:57
Aber wie bekomme ich das dann hin, dass ich es mit Hilfe eines Gleichungssystems löse? <.<

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:01
@v_love:
bei deiner Lösung würde es aber nur die Stelle x= 4, periphieren und nicht nach meiner Ergänzung Q(2|0) schneiden.

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:05
Ja, natürlich ist die Steigung tan(-45), warum denn -45?
^^

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:07
f(0)=2
f(2)=0
f`(2)=-1

bei meinem ansatz gehe ich von f(x)=a*cos(bx+phi)+c aus. (genauer genommen gehe ich nicht ganz davon aus, liegt daran, dass ich etwas der einfachheit halber weggelassen hab)

dann haben wir cos(phi)+c=2, a*cos(2b+phi)+c=0 und -a*b*sin(bx+phi)+c=-1

ist nicht ganz einfach zu lösen, wie du siehst. deshalb habe ich ja auch das polynom dritten grades empfohlen.

ist das eigentlich die ganze aufgabe?

irgendwas stimmt mit der nicht...und zwar stört mich die bedingung "dass das Verbindungsstück knickfrei in die Straßen einmündet." und der winkel von 45°

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:09
acho so..b=pi/2 bei mir.

hab mich verrechnet

dann passts auch mit 3 der 4 bedingungen


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 15.06.2008 - 12:11
Na gut... Ich habe die 45 Grad auch übersehen :) Dann nochmal... Dann braucht man wirklich 3 Gleichungen. Wir haben ja auch 3 Bedingungen:
P(0|2) Q(2|0) und f`(2)=1

Dann haben wir als Grundgleichung f(x)=ax^3+bx^2+cx+d
und f`(x)=3ax^2+bx+c
------------------
2=d
0=2a^3+2b^2+2c+2
1=6a^2+2b+c

Tja... Jetzt haben wir 2 Gleichungen mit 3 Unbekannten.
Also müssen wir die 4. Bedingung suchen: f`(0)=0

0=c
Somit haben wir für c einen Wert und es verbleibt:

0=2a^3+2b^2+2
1=6a^2+2b |-1
----------
0=2a^3+2b^2+2
0=6a^2+2b-1
-----------

Jetzt hast du 2 Gleichungen mit 2 Unbekannten. Das ist wohl lösbar.
Ich hoffe, dass es endlich mal bis hierhin stimmt...


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Antwort von Webperoni (ehem. Mitglied) | 15.06.2008 - 12:12
Hab schon wieder einen Fehler entdeckt: f`(2)=1 das muss sein f`(2)=-1 ... OOMMGG

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:15
ich glaube es muss sogar eher f`(2)=0 lauten

das mit dem winkel ist wahrscheinlich ein fehler von ihr.

falls das mit dem winkel stimmen sollte, gibt es keine solche funktion.

hab das auch am anfang übersehen, oder vielleicht sollte ich eher "geglaubt" sagen.
aber glauben ist schlecht in der mathematik

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:16
@v_love und weberoni (oder so ^^):
ich glaube schon, dass das mit einer cos-funktion lösbar wäre in meinem Falle, aber da dort steht Gleichungssystem....naja...das, was wir bisher im Unterricht hatten entspricht dem Aufbau von dem Polynom dritten Grades, also muss ich es wohl doch damit lösen... (nur wie soll ich auf sowas kommen? >.<)

 
Antwort von GAST | 15.06.2008 - 12:19
Ein Fehler von mir oder von der Lehrerin? Also sie meinte (wenn ich das richtig verstanden habe), dass die Steigung an der Stelle, wo das zweite Straßenstück läuft, aus dem Steigungswinkel 45° hervor geht. Ich habe dann ein Koordinatensystem gesetzt, so wie in der Zeichnung und die Punkte so benannt, damit ich vom Punkt Q aus eine Steigung habe...was heißt also dass da irgendwas nicht stimmt?

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