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Extremwertaufgabe

Frage: Extremwertaufgabe
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Wie sind die Ausmaße eines zylindrischen Metalltrinkbechers zu wählen, damit er ein Fassungsvermögen

von 400 mℓ hat und zu seiner Herstellung möglichst wenig Material benötigt
wird? Wie groß ist der Materialverbrauch pro Becher in cm2 ?

Hallo, irgendwie komme ich hiermit nicht klar.
Kann es sein, dass eine Oberfläche von 250,44 cm2 mit einem Radius von r = 3,99cm und einer Höhe h = 7,98cm ? Vielen Dank für eure Hilfe! :)
Frage von huhle (ehem. Mitglied) | am 16.05.2010 - 11:11


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 11:16
Bei dem Fassungsvermögen handelt es sich um 400 ml.


Ansatz: V = 400 = pi * r2 * h

A0 = 2 * pi * r * h + 2 * pi * r2 ... Nach der Rechnung muss man, meiner Meinung nach, eine Fläche des Zylinders abziehen, da es um einen Trinkbecher geht :). Danke.

 
Antwort von GAST | 16.05.2010 - 11:45
du meinst die fläche eines kreises?

davon abgesehen, ist der materialverbrauch eigentlich auch ein volumen.
für die extremalen maße des zylinders spielts aber keine rolle.


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 11:46
japp, ganz genau, ich meine eine kreisfläche des zylinders

 
Antwort von GAST | 16.05.2010 - 12:01
vielleicht stellst du dann noch deine rechnung rein.


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 12:15
Okay!

V = 400 ml = 400 cm3

V = pi * r2 * h = 400 -> nach h umstellen: h = 400/(pi * r2)

Ao (Zylinder) = 2 * pi * r * h + 2 * pi * r2 -> h einsetzen

Ao = 2 * pi * r * 400/(pi * r2) + 2 * pi * r2 -> kürzen

Ao = 800/r + 2 * pi * r2

Extrema:
1. Ableitung Ao = -800/(r2) + 4 * pi * r -> gleich Null setzen
800/(r2) = 4 *pi * r | /4 | * r2 | /pi

-> 200/pi = r3

r = 3,99 cm

2. Ableitung Ao = 1600/(r3)+ 4 * pi -> r einsetzen

2. Ableitung Ao > 0 -> Minimum

h berechnen, indem man r einsetzt h = 7,98 cm

Ao ausrechnen -> Ao = 300,53 cm2

Nun muss man noch eine Kreisfläche abziehen, da es sich um ein Trinkgefäß handelt. Ao (Ende) = 300, 53 cm2 - 50 cm2 = 250, 53 cm2

 
Antwort von GAST | 16.05.2010 - 12:19
"Nun muss man noch eine Kreisfläche abziehen, da es sich um ein Trinkgefäß handelt."

das hättest du mal früher machen sollen, und nicht am ende.


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 12:21
das war mein eigentliches problem ;)


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 12:25
also r = h = 5,03 cm und Ao = 238,53 cm2

 
Antwort von GAST | 16.05.2010 - 12:26
du kannst natürlich nicht einfach so tun, als ob das ein geschlossener zylinder wäre, und am ende merkst du dann, dass es ein trinkgefäß ist, und ziehst da einfach was ab, was dir nicht passt.

dass der zylinder offen ist, ändert das gesamte extremwertproblem.


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 12:27
Warum muss ich die Kreisfläche vorm Ableiten in die Ao-Gleichung einsetzen? :)


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Antwort von huhle (ehem. Mitglied) | 16.05.2010 - 12:28
na gut, dankeschön ;)

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