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Math. Optimierungsproblem: Punkte auf einer Geraden ?

Frage: Math. Optimierungsproblem: Punkte auf einer Geraden ?
(4 Antworten)


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Es geht darum, wie man in der Ebene bei einer vorgegebenen Gerade g und drei beliebigen Punkten P1 , P2 und P3 denjenigen Punkt P auf g findet (oder sogar konstruiert), wo die Summe der Entfernungen von P zu den drei
gegebenen Punkten minimal ist.

Also: der Zielausdruck D = PP1 + PP2 + PP3 ist zu minimieren
(Streckenpfeile o.
Ä. bitte hinzudenken).

ObdA kann man als Gerade g z.B. die x-Achse wählen, den gesuchten Punkt P(xopt; 0) nennen und alle drei Punkte in den ersten Quadranten legen.
Man kennt also 6 Zahlen, nämlich jeweils die x- und y-Koordinaten von P1, P2 und P3 , und will an xopt ran.

Es geht nicht darum, bei konkret - z.B. durch feste Koordinaten - gegebenen Punkten Pi den Punkt Popt zu berechnen oder mit einem Iterationsverfahren zu bestimmen, sondern eine allgemeine Lösung zu finden (etwa wie: Man fälle das Lot vom Schnittpunkt der Winkelhalbierenden im Dreieck P1P2P3 auf die x-Achse, dies ergibt xopt ...)
Frage von ekrem (ehem. Mitglied) | am 04.09.2010 - 12:00


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Antwort von ekrem (ehem. Mitglied) | 04.09.2010 - 13:28
Im Grunde geht´s wie in der Schule,
aber dort kommt eine Fnkt 8. Grades raus und dann wird es kompliziert...

 
Antwort von GAST | 04.09.2010 - 17:38
vielleicht kann man das problem von einer anderen seite angehen:

du hast die ebene R² und in dieser eine gerade. jede gerade in R² lässt sich in einer parameterdarstellung schreiben, deshalb nimmst du o.e. an, dass g in dieser dargestellt ist.

zu minimieren ist d²=<PP1|PP1>+<PP2|PP2>+<PP3|PP3> (und nicht etwa die summe der vektoren), wobei P aus g, und <.|.> standard-skp in R².
d² ist nur vom geradenparameter abhängig (P1, P2,P3 sind zwar beliebig aus R², aber fest)
leite d² mit hilfe der produktregel ab. (man sollte auf d`²=<PP1|PP1`>+<PP2|PP2`>+<PP3|PP3`> bis auf vorfaktor kommen)
kann man dann nullsetzen, nach der unbekannten auflösen und erhält auf diese weise P.


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Antwort von ekrem (ehem. Mitglied) | 06.09.2010 - 01:25
Vorerst danke ich dir für deine Bemühungen! Danke!
Aber...

Diese "Lösung" erinnert mich an den alten Scherz: Wie bekommt man vier Elefanten in einen PKW ?
Antwort: zwei vorne und zwei hinten !

Das stimmt auch im Prinzip, aber der Teufel steckt eben im Detail.

Natürlich muss man die Gleichung D`(x) = 0 lösen, aber wie ?


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Antwort von ekrem (ehem. Mitglied) | 12.09.2010 - 12:48
Doch nicht so einfach, oder?

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